在工程領域，一切都是為了製造即使在最困難的情況下也能正常工作的機器。
自轉是直升機非常重要的機動動作，可能意味著生與死的區別。
在這篇博文中，我將解釋自轉是什麼、它是如何工作的，以及為什麼它對直升機飛行員和工程師如此重要。
因此，準備好了解駕駛直升機最重要的部分之一。
工程自轉介紹
正式定義：
1. 圍繞對稱且暴露在均勻氣流中且僅由空氣動力矩維持的物體的任何軸的旋轉。2. 平行於風向的失速對稱機翼的旋轉。
自轉是一種飛行方式，其中直升機或其他旋翼飛機的主旋翼系統在沒有發動機驅動的情況下轉動。
這類似於旋翼機的工作原理。
當發動機或尾槳停止工作時，常採用這種方法使直升機快速著陸。但它也可以用來擺脫渦環，並在飛行員學習如何飛行時作為訓練工具。
自轉如何工作
在自轉期間，飛行員將發動機與主旋翼系統斷開。這讓向上流動的空氣單獨驅動轉子葉片。
為了控制自轉 RPM，飛行員改變自轉區域相對於驅動區域和失速區域的大小。
有關詳細信息，請訪問此頁面：
自轉空氣動力學
自轉是直升機飛行中非常重要的應急程序。它讓直升機的主旋翼僅因氣壓而移動，而不是因為發動機。
影響自轉的變量
影響自轉效果的主要因素是：
- 密度高度：在高密度高度，空氣密度較低，下降速度會更快。
- 總重量：重量越大的直升機下降速度越快。
- 空速：在自轉過程中，飛行員可以通過空速最大程度地控制下降率。
就像在正常飛行中一樣，循環俯仰控制使飛機飛得更快或更慢。
以非常低或非常高的空速進行自轉下降比以最小下降率進行的自轉下降更危險。
- 旋翼轉速：隨著旋翼轉速上升，下降率下降。
自轉驅動區
在自轉過程中，驅動區域或自轉區域通常在葉片半徑的 25% 到 70% 之間。這是產生轉動葉片的力的地方。
該區域中的總空氣動力存在一個角度。
照明彈著陸和能量吸收
自轉著陸時，旋轉槳葉中儲存的動能和飛機的向前運動用於減慢下降速度並實現軟著陸。
較高的下降率意味著比較低的下降率需要更多的旋翼能量來停止直升機。
自轉機動
當飛機失去動力時，飛行員必須做三件重要的事情：
- 自轉：該機動涵蓋了從正常動力飛行到穩定自轉的變化。
- 穩態自轉：在穩態自轉過程中，僅發動機的空氣動力就必須導致淨扭矩為零。
由於飛機正在下降，空氣通過主旋翼向上流動。刀片的形狀也使這更容易。
主旋翼通過齒輪連接到尾旋翼，因此在正常飛行中，主旋翼驅動尾旋翼。
但在穩態自轉下降過程中，當發動機失去動力，扭矩降為零時，尾槳不再作為反扭矩裝置工作，因為它通過傳動系統從主旋翼系統獲得扭矩。
- Flare Landing：在這種機動中，旋轉的槳葉和飛機的向前運動用於減慢下降速度並實現軟著陸。
- 著陸——飛行器利用旋翼頭中剩餘的能量輕輕著陸。
自轉飛行手動空速限制
在自轉中，將有一個速度，超過該速度，拖在轉子後面的轉子葉片部分將沿著葉片跨度延伸到轉子將開始減速很多。
這個空速在飛行手冊中通常寫成允許自轉的最大空速。
直升機自轉機動
基本自轉及其四個部分
基本自轉有四個部分：
- 滑翔：這部分直升機處於穩定的自轉下降狀態，飛行員通過轉彎或改變空速來改變飛行路徑。
- 耀斑：在這部分，下降速度是通過使用旋轉葉片中存儲的動能和飛機的向前運動來減慢的。
- 著陸或動力恢復：在最後一部分，直升機要么軟著陸，要么飛行員給它動力恢復。
實際應用和高級自轉
自轉訓練在現實世界中的使用類似於飛行員在沒有動力的情況下練習迫降時所做的事情。
就像在飛機上一樣，直升機飛行員開始復飛所需要做的就是重新打開電源。但是在直升機處於自轉狀態時，準確並知道如何移動直升機是非常重要的。
轉子 RPM 控制的集合
直升飛機的飛行員需要知道如何使用總距來控制轉彎中停電自轉期間旋翼的速度。
當集體向上移動時，轉子的 RPM 上升，而當它向下移動時，RPM 下降。
安全限制和風險
在訓練期間進行自轉會帶來風險。
在自轉的最後部分，直升機的動能可能會耗盡，使其幾乎沒有緩衝作用
這可能會導致硬著陸，從而損壞直升機。
飛機高度與速度圖告訴我們進行此機動最安全的方法是什麼。
自轉建模與仿真
計算機上的仿真和模型已成為研究和改進直升機自轉性能的流行方法。
計算機模擬可用於弄清楚不同的直升機設計或旋翼葉片形狀如何影響直升機的獨立飛行能力。
研究人員還在模擬器中製作並測試了一些飛行員提示，這些提示將使飛行員在直升機自行旋轉時更容易控制直升機。
在自轉期間，定義了一組離散和連續的提示，以幫助飛行員了解正在發生的事情以及該做什麼。
計算機模擬建模的好處
當對真實係統進行更改困難、昂貴或根本不是一個好主意時，計算機模擬建模很有用。
它使用計算機軟件對真實或擬議的系統建模，設計師、項目經理、分析師和工程師使用它來理解和評估“假設”案例場景。
例如，汽車公司並沒有實際撞毀數十輛新車，而是使用計算機模擬來測試他們的新車型。
計算機模擬建模的局限性
一般來說，計算機模型的問題之一是它們無法準確地考慮可能影響系統工作方式的所有因素。
在試圖理解複雜的空氣動力學現象時尤其如此，例如直升機如何自行轉向。
另一件需要研究的事情是計算機模擬如何影響公眾。因此，不小心使用建模和仿真可能會導致錯誤的結論。
在判斷任何模擬系統的有效性時，需要考慮一些規則，例如找出防禦系統在何處無法正常工作。
最後，計算機模擬有很多好處，但它們也有一些問題需要在做出任何結論之前仔細考慮。
自轉的真實例子
自轉的真實例子表明，直升機飛行員知道在緊急情況下如何進行這種機動是多麼重要。
羅賓遜直升機向下自轉
Robinson Heli Down Autorotation 是直升機在發動機停止工作時安全著陸的一種方式。
羅賓遜直升機飛行員經常將其作為訓練的一部分，步驟如下：
- 飛行員必須首先意識到發動機已經停止工作，然後立即通過降低總距並進入自轉下降來開始自轉機動。
- 為了到達安全的著陸區，飛行員必須設置穩定的下降率並在轉彎時保持旋翼的速度穩定。
- 在下降過程中，飛行員應密切注意空速和旋翼轉速，並使用循環俯仰控制根據需要進行更改，同時保持對飛機的控制。
- 當直升機接近地面時，飛行員應將其轉向側面以軟化著陸並減慢其下降速度。
無人機中的自轉
Autorotation 不僅適用於全尺寸直升機，也適用於遙控直升機和無人機。
自轉背後的想法沒有改變：主旋翼轉動是因為空氣向上移動，而不是因為發動機轉動它。
遙控直升機和無人機的自轉
如果發動機熄火或電機因某種原因停止工作，大多數集體俯仰遙控 (RC) 直升機也可以自動。
為了讓直升機進行自轉，主旋翼軸需要能夠從驅動裝置或齒輪組件的其餘部分中取出。
一些小型無人機可能會使用小型電動機使旋翼在自轉過程中保持相同的速度旋轉，而另一些則可能僅依靠空氣的力量使旋翼保持相同的速度旋轉。
對於遙控直升機和無人機來說，自轉著陸成功的關鍵是保持旋翼轉速恆定，利用俯仰、週期和集體控制來控制飛行器的下降和前進速度。
對於遙控直升機和無人機，自轉著陸的最佳方法是在安全、空曠的地方練習，遠離人、建築物和其他障礙物，隨著技巧的提高逐漸增加機動動作的難度。
此外，重要的是要保持飛機的良好狀態並進行定期維護和檢查以確保其正常運行。飛行員應遵守有關如何操作遙控飛機的所有法律和規則。
UAV Navigation 製造的 VECTOR 自動駕駛儀是少數可以自行完全旋轉的自動駕駛儀之一。
為了擅長自轉，經常在安全的地方練習很重要。
成功自轉著陸的關鍵是計時並知道何時通過向後循環命令拉平、應用正集體俯仰來減慢你的下降和前進速度，然後在著陸前用向前循環使飛機平穩著陸。
選擇一個好的著陸點並以正確的角度和速度接近它也很重要。
視頻和參考
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https://en.wikipedia.org/wiki/Autorotation
用例
| 用於： | 描述： |
|---|---|
| 緊急著陸 | 使用自轉的最重要方式之一是當直升機的發動機在緊急情況下停止工作時。當這種情況發生時，飛行員可以開始自轉，這使得直升機有可能安全滑翔到地面。此舉可以挽救飛行員和機上人員的生命。 |
| 軍隊 | 自轉對於負責軍事行動的軍用直升機飛行員來說是一項有用的技能。在戰鬥中，直升機可能需要快速降落到地面以避免被敵人火力擊中。通過使用自轉，飛行員可以快速安全地降落直升機。 |
| 搜尋及救援 | 直升機通常用於搜索和救援，尤其是在難以到達或偏遠的地區。在這些情況下，自轉可以幫助直升機安全、可控地著陸，即使是在崎嶇的地形上。 |
| 農業 | 自轉也可以用於農業，特別是在給農作物噴粉時。 |
| 拍攝和攝影 | 在電影和攝影行業中，直升機通常用於從上方拍攝。 |
| 電源線維護 | 有時，直升機被用來對電力線進行維護，例如修復或更換斷線。自轉可以幫助直升機安全準確地降落在其他任何方式都難以到達的地方。 |
結論
總而言之，自轉的想法展示了工程的強大程度以及人們的創造力。
它讓我們有信心乘坐直升機和其他飛機飛行，知道如果發動機停止工作，我們仍然可以安全地滑翔回到地面。
自轉還告訴我們，當我們突破可能的極限時，我們可以做出驚人的事情。
從人們第一次飛行到現代航空中使用的尖端技術，工程師和飛行員一直致力於尋找新的更好的飛行方式。
當我們全神貫注時，自轉只是我們可以做的令人驚奇的事情之一。
所以，下次當你抬頭看到直升機在飛行時，想想自轉，這是一項使這一切成為可能的工程壯舉。
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