直升機產生升力的那個是旋翼,此外,單個主旋翼的直升機,主旋翼會產生一個扭矩讓機身旋轉,所以,需要一個尾旋翼來平衡這個扭矩防止機身旋轉。


原問題是螺旋槳。

有回答提到視覺效果,確實,視覺效果可以讓快速旋轉的物體看起來很慢甚至反轉。

除了視覺效果之外,實際上旋翼的旋轉速度就挺慢的。

直升機產生升力的那個是旋翼,此外,單個主旋翼的直升機,直升機主旋翼因為要克服空氣阻力,需要跟機身固裝在一起的發動機提供很大的力矩。也就是機身會受到同樣的反力矩而有旋轉的趨勢。就必須有一個反向的力矩作用在機身上,不然就是旋翼正傳,機身反轉。

主旋翼會產生一個扭矩讓機身旋轉,所以,需要一個尾旋翼來平衡這個扭矩防止機身旋轉。

旋翼,本質上相當於固定翼飛機的機翼,是提供升力的。

所以,本質上跟螺旋槳不同,沒有螺距的問題(固定翼飛機的螺距是多少?)

旋翼,可以當成是一個旋轉的機翼,其比機翼複雜的地方是在部位的位置線速度不同。

當然,螺旋槳可以當過一個更複雜的旋翼,一個一直在前進的旋翼,一面旋轉一面前進的機翼。

當然,旋翼在做前進、後退、剎車的時候,或者是在有風的情況下懸停的時候,也可以看成是一個一直在前進的旋翼。

無論是旋翼還是螺旋槳,都會有一個突破的音障的問題。如 @奉義天涯 的回答所說

為什麼直升飛機的旋翼看起來轉得那麼慢??

www.zhihu.com圖標

為什麼不能像超音速飛機一樣、一次性突破了音障就好咯?

當然不行,最主要的問題是,這是一個長葉片。

當最遠端切線速度突破音障後,它靠近邊緣幾釐米的地方也在突破音障。

而這個點突破音障了,再往後幾釐米又開始突破音障,也就是說你不斷的加速葉片,葉片的不同區域開始逐漸突破音障。

當然,一般還達不到音速。

同樣轉速,旋翼越長,旋翼末梢的線速度就越大,而這個速度是受到限制的,否則氣動力效果會變壞,還會產生振動和雜訊。

無論如何,一般規律,往往是旋翼越長的,轉速越慢。

「米-」26如此重型的直升機的主旋翼的轉速只有132轉/分,也就是1秒鐘轉2圈多一點。

這有多慢呢?它轉一圈,我手裡的老式跑表(馬錶),已經噠噠噠不知好多聲了(那個噠噠得很快,反正我們記成績,是統計到0.1秒的)。

其旋翼直徑32.00m,其翼尖速度是200米/秒。

當然,現代噴氣式飛機的推力風扇,包括超音速的軍用飛機,亞音速的民航客機,葉尖速度全部都是超音速的。其翼根跟翼尖的角度完全不一樣,其翼尖的是個超音速翼型。


只要攝像機幀數和旋翼轉速搭配的好,倒轉也行


確實是不快,因為大氣密度足夠大,所以不需要太快的速度也能提供足夠的升力。

前段時間NASA發布的火星無人機

圖片來源(浩瀚宇宙奇觀-大魚號)

而地球上空氣密度高,沒必要那麼快,太快的話,機械強度也很受影響,畢竟火星這款無人機的成本我估計比真的直升機還貴了…

NASA這款無人機假設有足夠的能源,估計飛個幾萬米高空也沒啥壓力。

高贊提到的音速是個坎,這很正確的。

很多人不理解為什麼音速是坎。

超音速戰鬥機的音爆大家應該有所耳聞。

移動速度接近音速時,會有一股強大的阻力,使飛行器產生強烈的振蕩,速度衰減的現象,俗稱為音障。

突破音障時,由於對空氣的壓縮無法迅速傳播,逐漸在飛機的迎風面積累而終形成激波面,在激波面上聲學能量高度集中,從而會產生音爆。

那麼,直升機為什麼不能像超音速飛機一樣、一次性突破了音障就好咯?

當然不行,最主要的問題是,這是一個長葉片。

當最遠端切線速度突破音障後,它靠近邊緣幾釐米的地方也在突破音障。

而這個點突破音障了,再往後幾釐米又開始突破音障,也就是說你不斷的加速葉片,葉片的不同區域開始逐漸突破音障。

什麼家庭啊?

啥材料啊經得起這麼禍禍?

什麼發動機經得起這麼玩…

所以,直升機的峯值轉速一般不會使得邊緣切線速度達到音速。


葉輪機械有個坎,葉尖切線速度達到馬赫數1。有的情況可以超但不會超太多,大多數情況比這個數小,甚至小很多。

假設一架直升機,旋翼轉速500,半徑6米半,槳尖就要超音了。


實際上直升機旋翼的轉速取決於旋翼的長度,旋翼越長,轉速越低。

我們所知道直升飛機通過轉動旋翼,給翼面以速度從而產生升力。

為了產生足夠的升力,翼面的速度要足夠高,不考慮其他的話,當然是越快越好。

但是如果轉的太快,翼尖的線速度如果接近了音速,會遇到音障,阻力急劇增大,升阻比驟降,噪音巨大,另外會產生振動損壞旋翼,導致墜毀。

音障阻力線

還要把直升機的前進速度減掉。

因此在設計旋翼的直徑、轉速、剖面的時候,就會根據選定的發動機功率來盡量讓旋翼的各個剖面都工作在升阻比最大的速度下,這個時候是最經濟的。

這樣下來,旋翼的最大線速度一般設計在0.5-0.6馬赫(海平面,標準大氣情況下)。

如此算來,一個葉片長度3米的超輕型直升機,轉速大概在500轉上下。

也就是一秒8.3轉。

如果是旋翼葉片長度16米的米-26,轉速也才130轉。就這翼尖都達到0.6馬赫上限了。

一秒才兩轉。

差不多就是這個轉速。

另外一般情況下,直升機的旋翼轉速是個額定值,飛行中並不變化,只在額定值上下有小幅度的擺動。因為旋翼的轉動慣量非常大,改變轉速會損耗大量能量,同時發動機只有工作在最佳轉速下才能達到效率最大化。

所以,直升機只要在飛著,旋翼轉速就是額定值,不可能時快時慢。

至於這種情況

攝像機幀率的鍋。


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