給機翼插上無動力螺旋槳，能產生拉力嗎？揭秘自我驅動的旋翼【萌萌戰隊】

有網友看到這樣一段視頻 一架模型滑翔機的左右翼肩上各自裝了一副螺旋槳 當滑翔機從海邊的陡坡上放飛後 螺旋槳也在不停地自旋產生拉力 讓這架滑翔機輕快地飛了起來 網友疑惑 為什麼無動力槳葉能夠在迎面氣流中自轉並出力呢? 仔細觀察這架滑翔機 發現翼肩的兩副旋翼是從一架共軸反轉遙控直升機上拆下來的 旋轉時折疊的旋翼自動甩直並互相反轉 旋翼的軸將對機身軸線的垂線後偏5-8度 變成一架旋翼固定翼複合飛機 那麼 這兩副保持正螺距向下吹風的旋翼又是如何獲得旋轉的動力呢? 當飛機靜止時 迎面氣流就會和旋翼面形成夾角 此時正對風向的上行葉片本身就是一個凹凸一形的機翼 根據以前提到的升力環量定力 這會產生逆著繞翼環量旋轉90度 也就是和迎面氣流垂直的升力 同時還製造了氣流方向的阻力 因此上行葉片受到了這兩個力的合力 當旋翼軸的後偏角和葉片的螺距恰到好處時 該合力在葉片旋轉面上的分力就會驅動葉片前進 而對面的葉片由於背對來流 主要受到氣流方向的阻力 因此這幅旋翼能夠自旋起來 此時玩家看到螺旋槳開始轉動 便將滑翔機投擲出去 由於是在山坡迎面一側的動力上升氣流區域裡飛行 因此飛機面對的實際氣流是前進速度和上升氣流的合成 風從飛機前下方吹來 此時我們觀察旋翼的翼尖 發現此處的線速度很大 葉尖面對的氣流是圓軸速度和來流的合成 由於葉尖轉得過快 氣流方向比較趨近於水平 造成葉尖處的升力較大 但方向過於偏向槳軸 與阻力合成後的總氣動力偏向槳軸後方 因此這個後傾的驅動力在旋轉面上形成了向後的阻力 導致旋翼面上葉尖附近一圈區域需要被別人推動才能前進 因此稱為被動區 為了找到葉尖的動力來源 我們需要觀察旋翼中段 發現這裡雖然迎面氣流速度不變 可是葉片的線速度明顯降低 造成實際氣流的來向下偏角有所增加 雖然此處的升力有所減弱 但方向更加前傾 與阻力合成後的氣動力偏向了槳軸前方 形成了旋轉面上推動葉片前進的分離 因此旋翼中段的一圈區域 由於能夠獲得旋轉的動力 被稱為驅動區 而靠近槳根的區域 由於轉速太慢 旋轉速度和迎面氣流合成後 實際氣流和葉片的夾角實在太大 結果這裡的氣流分離 已然失速 因此 槳根附近的葉片沒有什麼用處 製造了一圈失速區 可見飛行中的旋翼 就是靠自轉速度和迎面氣流共同產生了驅動區 進而帶動被動區一起旋轉 並通過葉片的異形產生了升力 根據這一原理 只要旋翼的羅距和槳軸的後偏角適當 就能在迎面氣流中自旋起來並製造升力 所以 能被做成一架安裝微型甲醇發動機的線操縱旋翼機 強勁的動力和輕盈的機身能讓旋翼瞬間完成起旋 只需要滑跑幾米就能離地起飛 可見一架旋翼機雖然看起來構造簡單 但要具有良好的飛行性能 其實並不簡單