直升機旋翼的轉速到底變不變？事實可能與你想的不一樣
摘要
我知道點進本文的讀者首先肯定想得到的是一個明確的答案，所以我覺得我最好還是先簡要概述一下題目中這個問題的答案好了：
從理論上來說，常規直升機旋翼的轉速是不變的，但是從實際飛行來說，旋翼的轉速會在一個非常小的幅度內變化，因而從理論上可以假設其不變。
不過這裡所說的是常規直升機，如果研究的對象是一些複合構型的新型直升機，或者高速構型的直升機或者旋翼飛行器，其旋翼的轉速就不再是不變的了，關於這一點，讀者可以從正文中得到更多的詳細信息。
# 為什麼理論上直升機旋翼轉速為什麼不變？
這個問題看似簡單，實則上是一個涉及到多個學科的複雜問題。
從旋翼的氣動力方面來說，直升機旋翼的轉速非常高，因而它具有極大的轉動慣量，如果想要通過變轉速來實現旋翼拉力的變化，這個過程會非常的緩慢，旋翼的機動性將會變得非常差；
從發動機這一塊來說，現在的直升機主流的發動機就是渦輪軸發動機，而渦輪軸發動機它的經濟轉速的範圍比較低，而且改變轉速從操縱實現角度來說，也是相當困難，一般都不會考慮改變發動機轉速，所以說一般直升機旋翼如果要變轉速的話，只會考慮從減速器入手，就和自家小汽車換擋一樣，通過改變減速器的傳動比來改變轉速；
這時候其他的問題又來了，就和第一點中說的一樣，旋翼轉速高之後，它的轉動慣量非常大，就會產生非常大的扭矩通過傳動軸傳遞到減速器，而如果這個減速器要改變傳動比的話，就需要傳動機構的剛度非常強，這等於變相要求大大增加整個傳動機構的重量，對直升機來說是非常不經濟不實用的；
從動力學的角度來說，旋翼的共振現象是很嚴重的，眾所周知，嚴重的共振現象會直接導致旋翼的斷裂，甚至機身的劇烈顫動直至結構被損毀，因而直升機設計過程中，其各個部件都要避開旋翼的共振頻率，而不同的轉速將帶來多個不同的共振頻率，這將導致動力學設計的進一步複雜化
考慮到上述的一系列變轉速缺點，設計人員就發現，直升機通過改變總距和周期變距來實現拉力大小和方向的變化，遠遠比改變轉速要簡單、經濟且實用。因而，直升機轉速，從理論上來說，是保持不變的。
# 為什麼實際上直升機旋翼轉速會有小幅度的變化？
當直升機旋翼的槳距產生較大幅度變化的時候，較大的油門開度是非常必要的，因為只有補償一些油門才可以補充旋翼轉速的損失。
因為槳距角變大了之後，葉素的阻力就會相應增大大了，那整個旋翼的扭矩就大了，也就是說消耗的功率和燃油需求增大了，如果不補充一點油門開度的話，發動機輸出的功率就不足以抵消這個扭矩，就無法維持旋翼轉速，就無法獲得所需的拉力。
這時候就需要一套能夠快速改變油門開度的系統，目前在絕大部分常規直升機上，這個系統都是和總距操作系統，而通過演算法固連在一起的，這個系統呢，將會自動的調整油門開度，一般就稱為自動油門控制系統。
但是，直升機飛行狀態是在變化的，飛行姿態在槳距操縱中也會有輕微的改變，因而自動油門系統調整之後，旋翼的拉力大小和方向也會有一定的變化，旋翼的轉速平衡點也會因此有所改變，從總體來說，這個改變幅度是非常小的，因而可以在理論分析中可以認為是不變的。
## 自動油門控制系統
自動油門控制系統將會監控總距的增加，也就是說，如果直升機駕駛員，提拉總距的時候，自動油門系統就會自動的跟隨你提拉的幅度來改變油門的開度來保持旋翼的轉速，一方面這個自動系統能補償的比較準確，另一方面也減輕了飛行員的負擔；但是這個系統也不是萬能的，在某一些特殊的大機動情況下，可能他也不能準確的改變油門開度，這時候呢，還是需要駕駛員手動的調整的。
# 旋翼變轉速的例外情況
## 傾轉旋翼機
傾轉旋翼機可以算是當前在軍民領域都相當熱門的機型了，因為其本身就具有直升機模式和螺旋槳飛機兩種模式，所以它的旋翼至少要有兩套轉速，這也是大型傾轉旋翼機研製難點之一。
## 轉速優化旋翼直升機
轉速優化直升機，例如美國的A160，這類新型直升機為了獲得更長的航時和航程，配備有兩套轉速，懸停一套，巡航一套，巡航時候一般是降低轉速，這樣可以節省燃油和功率消耗。
## 新構型高速旋翼飛行器
當前的高速構型旋翼飛行器，比如前歐洲直升機公司的單旋翼帶機翼帶尾推螺旋槳的高速複合旋翼機：X-3，以及西科斯基的高速剛性共軸雙旋翼複合直升機S-97 掠奪者就都屬於這一類，這類直升機為了提高前飛速度，都會在高速前飛的時候，降低旋翼轉速，因而也有兩套旋翼轉速，他們的旋翼有個新的名稱，叫——Slowed Rotor 。
下一期希望了解直升機哪方面的知識呢？歡迎留言。
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