直升机产生升力的那个是旋翼,此外,单个主旋翼的直升机,主旋翼会产生一个扭矩让机身旋转,所以,需要一个尾旋翼来平衡这个扭矩防止机身旋转。


原问题是螺旋桨。

有回答提到视觉效果,确实,视觉效果可以让快速旋转的物体看起来很慢甚至反转。

除了视觉效果之外,实际上旋翼的旋转速度就挺慢的。

直升机产生升力的那个是旋翼,此外,单个主旋翼的直升机,直升机主旋翼因为要克服空气阻力,需要跟机身固装在一起的发动机提供很大的力矩。也就是机身会受到同样的反力矩而有旋转的趋势。就必须有一个反向的力矩作用在机身上,不然就是旋翼正传,机身反转。

主旋翼会产生一个扭矩让机身旋转,所以,需要一个尾旋翼来平衡这个扭矩防止机身旋转。

旋翼,本质上相当于固定翼飞机的机翼,是提供升力的。

所以,本质上跟螺旋桨不同,没有螺距的问题(固定翼飞机的螺距是多少?)

旋翼,可以当成是一个旋转的机翼,其比机翼复杂的地方是在部位的位置线速度不同。

当然,螺旋桨可以当过一个更复杂的旋翼,一个一直在前进的旋翼,一面旋转一面前进的机翼。

当然,旋翼在做前进、后退、刹车的时候,或者是在有风的情况下悬停的时候,也可以看成是一个一直在前进的旋翼。

无论是旋翼还是螺旋桨,都会有一个突破的音障的问题。如 @奉义天涯 的回答所说

为什么直升飞机的旋翼看起来转得那么慢??

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为什么不能像超音速飞机一样、一次性突破了音障就好咯?

当然不行,最主要的问题是,这是一个长叶片。

当最远端切线速度突破音障后,它靠近边缘几厘米的地方也在突破音障。

而这个点突破音障了,再往后几厘米又开始突破音障,也就是说你不断的加速叶片,叶片的不同区域开始逐渐突破音障。

当然,一般还达不到音速。

同样转速,旋翼越长,旋翼末梢的线速度就越大,而这个速度是受到限制的,否则气动力效果会变坏,还会产生振动和杂讯。

无论如何,一般规律,往往是旋翼越长的,转速越慢。

「米-」26如此重型的直升机的主旋翼的转速只有132转/分,也就是1秒钟转2圈多一点。

这有多慢呢?它转一圈,我手里的老式跑表(马表),已经哒哒哒不知好多声了(那个哒哒得很快,反正我们记成绩,是统计到0.1秒的)。

其旋翼直径32.00m,其翼尖速度是200米/秒。

当然,现代喷气式飞机的推力风扇,包括超音速的军用飞机,亚音速的民航客机,叶尖速度全部都是超音速的。其翼根跟翼尖的角度完全不一样,其翼尖的是个超音速翼型。


只要摄像机帧数和旋翼转速搭配的好,倒转也行


确实是不快,因为大气密度足够大,所以不需要太快的速度也能提供足够的升力。

前段时间NASA发布的火星无人机

图片来源(浩瀚宇宙奇观-大鱼号)

而地球上空气密度高,没必要那么快,太快的话,机械强度也很受影响,毕竟火星这款无人机的成本我估计比真的直升机还贵了…

NASA这款无人机假设有足够的能源,估计飞个几万米高空也没啥压力。

高赞提到的音速是个坎,这很正确的。

很多人不理解为什么音速是坎。

超音速战斗机的音爆大家应该有所耳闻。

移动速度接近音速时,会有一股强大的阻力,使飞行器产生强烈的振荡,速度衰减的现象,俗称为音障。

突破音障时,由于对空气的压缩无法迅速传播,逐渐在飞机的迎风面积累而终形成激波面,在激波面上声学能量高度集中,从而会产生音爆。

那么,直升机为什么不能像超音速飞机一样、一次性突破了音障就好咯?

当然不行,最主要的问题是,这是一个长叶片。

当最远端切线速度突破音障后,它靠近边缘几厘米的地方也在突破音障。

而这个点突破音障了,再往后几厘米又开始突破音障,也就是说你不断的加速叶片,叶片的不同区域开始逐渐突破音障。

什么家庭啊?

啥材料啊经得起这么祸祸?

什么发动机经得起这么玩…

所以,直升机的峰值转速一般不会使得边缘切线速度达到音速。


叶轮机械有个坎,叶尖切线速度达到马赫数1。有的情况可以超但不会超太多,大多数情况比这个数小,甚至小很多。

假设一架直升机,旋翼转速500,半径6米半,桨尖就要超音了。


实际上直升机旋翼的转速取决于旋翼的长度,旋翼越长,转速越低。

我们所知道直升飞机通过转动旋翼,给翼面以速度从而产生升力。

为了产生足够的升力,翼面的速度要足够高,不考虑其他的话,当然是越快越好。

但是如果转的太快,翼尖的线速度如果接近了音速,会遇到音障,阻力急剧增大,升阻比骤降,噪音巨大,另外会产生振动损坏旋翼,导致坠毁。

音障阻力线

还要把直升机的前进速度减掉。

因此在设计旋翼的直径、转速、剖面的时候,就会根据选定的发动机功率来尽量让旋翼的各个剖面都工作在升阻比最大的速度下,这个时候是最经济的。

这样下来,旋翼的最大线速度一般设计在0.5-0.6马赫(海平面,标准大气情况下)。

如此算来,一个叶片长度3米的超轻型直升机,转速大概在500转上下。

也就是一秒8.3转。

如果是旋翼叶片长度16米的米-26,转速也才130转。就这翼尖都达到0.6马赫上限了。

一秒才两转。

差不多就是这个转速。

另外一般情况下,直升机的旋翼转速是个额定值,飞行中并不变化,只在额定值上下有小幅度的摆动。因为旋翼的转动惯量非常大,改变转速会损耗大量能量,同时发动机只有工作在最佳转速下才能达到效率最大化。

所以,直升机只要在飞著,旋翼转速就是额定值,不可能时快时慢。

至于这种情况

摄像机帧率的锅。


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