發(fā)一套最完整的直升機(jī)原理（絕對(duì)完整，絕對(duì)精華）這是我找到的最完整，最系統(tǒng)介紹直升機(jī)的原理及發(fā)展史的文章。轉(zhuǎn)到這里，送給論壇里喜歡飛行，向往藍(lán)天的朋友！！

　　自從萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)以來(lái)，人們一直為能夠飛翔藍(lán)天而激動(dòng)不已，同時(shí)又受起飛、著落所需的滑跑所困擾。在萊特兄弟時(shí)代，飛機(jī)只要一片草地或緩坡就可以起飛、著陸。不列顛之戰(zhàn)和巴巴羅薩作戰(zhàn)中，當(dāng)時(shí)最高性能的“噴火”戰(zhàn)斗機(jī)和Me 109戰(zhàn)斗機(jī)也只需要一片平整的草地就可以起飛，除了重轟炸機(jī)，很少有必須用“正規(guī)”的混凝土跑道起飛、著陸的。今天的飛機(jī)的性能早已不能為這些飛機(jī)所比，但飛機(jī)的滑跑速度、重量和對(duì)跑道的沖擊，使對(duì)起飛、著陸的跑道的要求有增無(wú)減，連簡(jiǎn)易跑道也是高速公路等級(jí)的?，F(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)和其他高性能軍用飛機(jī)對(duì)平整、堅(jiān)固的長(zhǎng)跑道的依賴，日益成為現(xiàn)代空軍的致命的軟肋。為了擺脫這一困境，從航空先驅(qū)的時(shí)代開(kāi)始，人們就在孜孜不倦地研制能夠象鳥(niǎo)兒一樣騰飛的具有垂直/短距起落能力的飛機(jī)。

　　自從人們跳出模仿飛鳥(niǎo)拍翅飛行的謎思之后，依據(jù)貝努力原理的空氣動(dòng)力升力就成為除氣球和火箭外所有動(dòng)力飛行器的基本原理。機(jī)翼前行時(shí)，上下翼面之間的氣流速度差造成上下翼面之間的壓力差，這就是升力。所謂“機(jī)翼前行”，實(shí)際上就是機(jī)翼和空氣形成相對(duì)速度。既然如此，和機(jī)身一起前行時(shí)，機(jī)翼可以造成升力，機(jī)身不動(dòng)而機(jī)翼像風(fēng)車葉一樣打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，和空氣形成相對(duì)速度，也可以形成升力，這樣旋轉(zhuǎn)的“機(jī)翼”就成為旋翼，旋翼產(chǎn)生升力就是直升機(jī)可以垂直起落的基本原理。

　　中國(guó)小孩竹蜻蜓玩了有 2,000 年了，流傳到西方后，成為現(xiàn)代直升機(jī)的靈感 / 達(dá)·芬奇設(shè)計(jì)的直升機(jī)，到底能不能飛起來(lái)，很是可疑

　　旋翼產(chǎn)生升力的概念并不新鮮，中國(guó)兒童玩竹蜻蜓已經(jīng)有 2,000 多年了，西方也承認(rèn)流傳到西方的中國(guó)竹蜻蜓是直升機(jī)最初的啟示。多才多藝的達(dá)·芬奇在 15 世紀(jì)設(shè)計(jì)了一個(gè)垂直的螺桿一樣的直升機(jī)，不過(guò)沒(méi)有超越紙上談兵的地步。1796 年，英國(guó)人 George Cayley 設(shè)計(jì)了第一架用發(fā)條作動(dòng)力、能夠飛起來(lái)的直升機(jī)，50 年后的 1842 年，英國(guó)人 W.H. Philips 用蒸氣機(jī)作動(dòng)力，設(shè)計(jì)了一架只有 9 公斤重的模型直升機(jī)。1878 年，意大利人 Enrico Forlanini 用蒸氣機(jī)制作了一架只有 3.5 公斤重的模型直升機(jī)。1880 年，美國(guó)發(fā)明家托馬斯·愛(ài)迪生著手研制用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的直升機(jī)，但最后放棄了。法國(guó)人 Paul Cornu 在 1907 年制成第一架載人的直升機(jī)，旋翼轉(zhuǎn)速每分鐘 90 轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)是一臺(tái) 24 馬力的汽油機(jī)。Cornu 用旋翼下的“舵面”控制飛行方向和產(chǎn)生前進(jìn)的推力，但 Cornu 的直升機(jī)的速度和飛行控制能力很可憐。

　　1796 年，英國(guó)人 George Cayley 設(shè)計(jì)了這么一個(gè)直升機(jī)，最高升到 90 英尺（約 30 米）

法國(guó)人 Paul Cornu 在 1907 年設(shè)計(jì)的第一架載人直升機(jī)

　　但是意大利人 Juan de la Cierva 在 1923 年設(shè)計(jì)旋翼機(jī)時(shí)，無(wú)意中解決了直升機(jī)的一個(gè)重大問(wèn)題，他發(fā)明的揮舞鉸解決了困擾直升機(jī)旋翼設(shè)計(jì)的一個(gè)重大問(wèn)題。1930 年 10 月，意大利人 Corradino D'Ascanio 的直升機(jī)是公認(rèn)的第一架現(xiàn)代意義上的直升機(jī)，在 18 米高度上前飛了 800 多米的距離，D'Ascanio 的直升機(jī)用共軸反轉(zhuǎn)雙槳。30 年代，德國(guó)人 Heinrich Focke 設(shè)計(jì)了 FA-61 直升機(jī)，不斷在各種納粹集會(huì)中作公關(guān)表演，但德國(guó)人 Anton Flettner 設(shè)計(jì)的 FL282 可算是第一種量產(chǎn)直升機(jī)，在二戰(zhàn)中為德國(guó)海軍生產(chǎn)了近 1,000 架，不過(guò)沒(méi)有在戰(zhàn)斗中起到什么作用。Igor Sikorsky 設(shè)計(jì)的 VS300（VS 代表 Vought-Sikorsky，當(dāng)時(shí) Sikorsky 是 Vought 飛機(jī)公司的一部分）第一次采用尾槳，真正奠定了現(xiàn)代直升機(jī)的雛形。

　　D'Ascanio 的直升機(jī)是第一個(gè)現(xiàn)代意義上的直升機(jī)，能完成前飛，具有基本的飛行控制能力

　　30 年代德國(guó)的 FW61直升機(jī)，被納粹用作宣傳納粹“優(yōu)越性”的工具 / 德國(guó) FL282 應(yīng)該是第一架量產(chǎn)型直升機(jī)，在二戰(zhàn)期間產(chǎn)量達(dá)到近 1,000 架，用于德國(guó)海軍，不過(guò)沒(méi)有對(duì)戰(zhàn)斗造成什么影響

這是 FL282 的近容

　　39-40 年 Sikorsky 的 VS300 直升機(jī)是現(xiàn)代直升機(jī)的“老母雞”，奠定了現(xiàn)代直升機(jī)最常用的尾槳布局 / 盡管貝爾飛機(jī)公司在 37 年才開(kāi)張，45 年的貝爾 47 是第一種量產(chǎn)的實(shí)用型直升機(jī)，在朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)就廣泛用于傷員救護(hù)、偵察、炮兵指引等，從長(zhǎng)津湖突圍的美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì) 1 師如果不是貝爾 47 幫助在峽谷上架輕便橋，就沒(méi)有今天吹牛的本錢了

　　UH-1 使越南戰(zhàn)爭(zhēng)成為第一場(chǎng)直升機(jī)戰(zhàn)爭(zhēng)，直升機(jī)成為美軍士兵進(jìn)入和撤離戰(zhàn)斗最常見(jiàn)的運(yùn)輸工具 / UH-60 是現(xiàn)在美軍的主力戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸直升機(jī)，中國(guó)在 89 年前進(jìn)口過(guò)一小批，在西藏高原使用的效果十分好

　　直升機(jī)能夠垂直飛起來(lái)的基本道理簡(jiǎn)單，但飛行控制就不簡(jiǎn)單了。旋翼可以產(chǎn)生升力，但誰(shuí)來(lái)產(chǎn)生前進(jìn)的推力呢？單獨(dú)安裝另外的推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)然可以，但這樣增加重量和總體復(fù)雜性，能不能使旋翼同時(shí)擔(dān)當(dāng)升力和推進(jìn)作用呢？升力-推進(jìn)問(wèn)題解決后，還有轉(zhuǎn)向、俯仰、滾轉(zhuǎn)控制問(wèn)題。旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力的同時(shí)，對(duì)機(jī)身產(chǎn)生反扭力（初中物理：有作用力就一定有反作用力），所以直升機(jī)還有一個(gè)特有的反扭力控制問(wèn)題。

　　直升機(jī)主旋翼反扭力的示意圖

　　沒(méi)有一定的反扭力措施，直升機(jī)就要打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) / 尾槳是抵消反扭力的最常見(jiàn)的方法直升機(jī)抵消反扭力的方案有很多，最常規(guī)的是采用尾槳。主旋翼順時(shí)針轉(zhuǎn)，對(duì)機(jī)身就產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻姆磁ち?，尾槳就必須或推或拉，產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻耐屏Γ缘窒餍淼姆磁ちΑ?br>

　　抵消反扭力的主旋翼-尾槳布局，也稱常規(guī)布局，因?yàn)檫@最常見(jiàn) / 典型的貝爾 407 的尾槳主旋翼當(dāng)然也可以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，順時(shí)針還是逆時(shí)針，兩者之間沒(méi)有優(yōu)劣之分。有意思的是，美、英、德、意、日直升機(jī)的主旋翼都是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，法、俄、中、印、波蘭直升機(jī)都是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，英、德、意、日的直升機(jī)工業(yè)都是從美國(guó)引進(jìn)許可證開(kāi)始的，和美國(guó)采用相同的習(xí)慣可以理解，中、印、波蘭是從前蘇聯(lián)和法國(guó)引進(jìn)許可證開(kāi)始的，和法、俄的習(xí)慣相同也可以理解，但美國(guó)和俄羅斯為什么從一開(kāi)始選定不同的方向，法國(guó)為什么不和選美國(guó)一樣的方向，而和俄羅斯一致，可能只是一個(gè)歷史的玩笑。

　　各國(guó)直升機(jī)主旋翼旋轉(zhuǎn)方向的比較

　　尾槳給直升機(jī)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多麻煩。尾槳要是太大了，會(huì)打到地上，所以尾槳尺寸受到限制，要提供足夠的反扭力，就需要提高轉(zhuǎn)速，這樣，尾槳翼尖速度就大，尾槳的噪聲就很大。極端情況下，尾槳翼尖速度甚至可以超過(guò)音速，形成音爆。尾槳需要安裝在尾撐上，尾撐越長(zhǎng)，尾槳的力矩越大，反扭力效果越好，但尾撐的重量也越大。為了把動(dòng)力傳遞到尾槳，尾撐內(nèi)需要安裝一根長(zhǎng)長(zhǎng)的傳動(dòng)軸，這又增加了重量和機(jī)械復(fù)雜性。尾槳是直升機(jī)飛行安全的最大挑戰(zhàn)，主旋翼失去動(dòng)力，直升機(jī)還可以自旋著陸；但尾槳一旦失去動(dòng)力，那直升機(jī)就要打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，失去控制。在戰(zhàn)斗中，直升機(jī)因?yàn)槲矘軗p而墜毀的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于因?yàn)槠渌课槐粨糁械那闆r。即使不算戰(zhàn)損情況，平時(shí)使用中，尾槳對(duì)地面人員的危險(xiǎn)很大，一不小心，附近的人員和器材就會(huì)被打到。在居民區(qū)或林間空地懸停或起落時(shí)，尾槳很容易掛上建筑物、電線、樹(shù)枝、飛舞物品。

　　尾槳可以是推式，也可以是拉式，一般認(rèn)為以推式的效率為高。雖然不管推式還是拉式，氣流總是要流經(jīng)尾撐，但在尾槳加速氣流前，低速氣流流經(jīng)尾撐的動(dòng)能損失較小。尾槳的旋轉(zhuǎn)方向可以順著主旋翼，也就是說(shuō)，對(duì)于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的主旋翼，尾槳向前轉(zhuǎn)（或者說(shuō)，從右面向直升機(jī)看，尾槳順時(shí)針旋轉(zhuǎn)），這樣尾槳對(duì)主旋翼的氣動(dòng)干擾小，主旋翼的升力可以充分發(fā)揮。尾槳也可以逆著主旋翼的方向旋轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)，對(duì)于逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的主旋翼，尾槳向后轉(zhuǎn)（或者說(shuō)，從右面向直升機(jī)看，尾槳逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)），這樣尾槳和主旋翼之間形成一個(gè)互相干擾，主旋翼的升力受到損失，但尾槳的作用加強(qiáng)，所以可以縮小尺寸，或降低功率。兩者沒(méi)有絕對(duì)的優(yōu)劣，設(shè)計(jì)得當(dāng)時(shí)，一般選擇順著轉(zhuǎn)，只有設(shè)計(jì)不當(dāng)、尾槳控制作用不夠時(shí)，才選擇逆著轉(zhuǎn)，像米-24直升機(jī)那樣。

　　涵道尾槳（fenestron）將尾槳縮小，“隱藏”在尾撐端部的巨大開(kāi)孔里，相當(dāng)于給尾槳安上一個(gè)罩子，這樣大大改善了安全性，不易打到周圍的物體。由于涵道尾槳的周邊是遮蔽的，尾槳翼尖附近的氣流情況大大簡(jiǎn)化，翼尖速度較高也不至于大大增加噪聲。罩子的屏蔽也使前后方向上的噪聲大大減小。涵道尾槳的缺點(diǎn)是風(fēng)扇的包圍結(jié)構(gòu)帶來(lái)較大的重量，這個(gè)問(wèn)題隨涵道尾槳直徑增加而急劇惡化，所以涵道尾槳難以用到大型直升機(jī)上。涵道尾槳只有法國(guó)直升機(jī)上采用，美國(guó)的下馬了的 Comanche 是法國(guó)之外少見(jiàn)的采用涵道尾槳的例子。

　　海豚直升機(jī)上的涵道尾槳 / 經(jīng)典的采用涵道尾槳的 EC-120 直升機(jī)，中國(guó)參加合作制造

已經(jīng)下馬的美國(guó) RAH-66“科曼奇”直升機(jī)同樣采用涵道尾槳

另一個(gè)取代尾槳的方案是 NOTAR，NOTAR 是 No Tail Rotor（意為無(wú)尾槳）的簡(jiǎn)稱，用噴氣引射和主旋翼下洗氣流的有利交互作用形成反扭力。主旋翼產(chǎn)生的下洗氣流從尾撐兩側(cè)流經(jīng)尾撐，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣通過(guò)尾撐一側(cè)的向下開(kāi)槽噴出，促使這一側(cè)的下洗氣流向尾撐表面吸附并加速（即所謂射流效應(yīng)或 Coanda 效應(yīng)），形成尾撐兩側(cè)氣流的速度差，產(chǎn)生向一側(cè)的側(cè)推力，實(shí)現(xiàn)沒(méi)有尾槳的反扭力。尾撐頂端的直接噴氣控制提供更精細(xì)的方向控制，但不提供主要的反扭力，不是不可以，而是用射流效應(yīng)可以用較少的噴氣就實(shí)現(xiàn)較大的反扭力。從這個(gè)原理推而廣之，如果把尾撐的截面做成機(jī)翼一樣，下洗氣流本身就可產(chǎn)生側(cè)推力，甚至可以在下側(cè)安裝類似襟翼的裝置以控制側(cè)推力，豈不更好？不知道為什么，沒(méi)有人這樣做。NOTAR 的噪音比涵道風(fēng)扇更低，安全性更好，在演示中，只要主旋翼不打到樹(shù)枝，直接把尾撐捅到樹(shù)叢里也照樣安全飛行，但 NOTAR 同樣沒(méi)有用到大型直升機(jī)上的例子。NOTAR 只有麥道（現(xiàn)波音）直升機(jī)上使用，可能是專利的緣故。

NOTAR 的原理簡(jiǎn)圖

　　采用 NOTAR 的MD600N直升機(jī)，不知道為什么，MD 直升機(jī)還是叫 MD，不叫波音反扭力的問(wèn)題解決了，還有飛行控制的問(wèn)題。前飛時(shí)，直升機(jī)不是不可以采用固定翼飛機(jī)一樣的氣動(dòng)舵面控制偏航、俯仰、橫滾，但懸停的時(shí)候怎么辦呢？這又回到反扭力問(wèn)題上來(lái)了，有控制地打破反扭力的平衡，不就可以造成飛機(jī)向左右的偏轉(zhuǎn)嗎？對(duì)于常規(guī)的主旋翼-尾槳布局，增加、減少尾槳的槳距（繞槳葉縱軸相對(duì)于槳葉迎風(fēng)方向的偏轉(zhuǎn)角），就在不改變尾槳轉(zhuǎn)速的情況下，增加、減少尾槳的效果，達(dá)到使飛機(jī)偏轉(zhuǎn)的效果。由于動(dòng)力裝置固有的慣性，增加扭力的速度總是不及降低扭力的速度，所以常規(guī)的單槳直升機(jī)向一側(cè)偏轉(zhuǎn)的速度通?？煊谙蛄硪粋?cè)偏轉(zhuǎn)的速度。

　　直升機(jī)旋翼水平旋轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)垂直起落 / 直升機(jī)通過(guò)將旋翼前傾產(chǎn)生推力

旋翼水平旋轉(zhuǎn)時(shí)，自然產(chǎn)生向上的升力，這是直升機(jī)得以垂直起落和懸停的基本條件。旋翼向前傾斜，自然就在產(chǎn)生升力的同時(shí)，產(chǎn)生前行的推力。但是如何使旋翼前傾呢？將傳動(dòng)軸或發(fā)動(dòng)機(jī)向前傾斜是不現(xiàn)實(shí)的，機(jī)械上太復(fù)雜，可靠性也將一塌糊涂。那怎么辦呢？采用所謂的旋轉(zhuǎn)斜板（swash plate），如下圖所示。

　　周期矩控制示意圖，注意上旋轉(zhuǎn)斜板和旋翼槳葉的連接，和下旋轉(zhuǎn)斜板受飛行員控制的可調(diào)角度

上旋轉(zhuǎn)斜板緊貼下旋轉(zhuǎn)斜板滑動(dòng)（或在接觸面上安裝滾珠，減少摩擦阻力），其傾斜角度由下旋轉(zhuǎn)斜板決定。上旋轉(zhuǎn)斜板隨旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)，由于前低后高，連桿和支點(diǎn)的作用迫使旋翼上升下降，最后按斜板的角度旋轉(zhuǎn)，達(dá)到旋翼傾斜旋轉(zhuǎn)。下旋轉(zhuǎn)斜板不隨旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)，但傾斜角度可以由飛行員通過(guò)機(jī)械連桿或液壓作動(dòng)筒控制，以控制旋翼的傾斜角度。下旋轉(zhuǎn)斜板不光可以前低后高，還可以左低右高，或向任意方向偏轉(zhuǎn)。這就是直升機(jī)旋翼可以向任意方向傾斜的道理。這個(gè)改變旋翼在每個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)角度的控制稱周期距控制（cyclic control），用來(lái)控制行進(jìn)方向。直升機(jī)的另一個(gè)主要的飛行控制為槳葉的槳距（pitch），用來(lái)控制升力，這稱為總距控制（collective control）。和固定翼飛機(jī)的飛行控制不同，直升機(jī)不靠氣動(dòng)翼面實(shí)現(xiàn)飛行控制，而是靠這總矩控制和周期距控制 實(shí)現(xiàn)飛行控制。

　　旋翼傾斜，造成升力的作用力軸線傾斜，由于作用力軸線不再通過(guò)重心，造成扭轉(zhuǎn)力矩，使飛機(jī)向旋翼傾斜方向滾轉(zhuǎn)，直到作用力軸線重又通過(guò)重心，恢復(fù)平衡

周期距控制不僅用來(lái)控制行進(jìn)方向，還用來(lái)控制滾轉(zhuǎn)姿態(tài)。正常飛行時(shí)，旋翼的升力軸線必定通過(guò)飛機(jī)的重心，不然飛機(jī)要發(fā)生滾轉(zhuǎn)。周期距控制使旋翼傾斜的同時(shí)，升力軸線同時(shí)傾斜，偏離直升機(jī)的重心，造成滾轉(zhuǎn)力矩。飛機(jī)發(fā)生滾轉(zhuǎn)之后，飛行員的控制逐漸回中（否則就一直滾轉(zhuǎn)下去了），重心位置移動(dòng)，升力軸線重又通過(guò)重心，恢復(fù)平衡，盡管這時(shí)飛機(jī)可能是歪著或前傾、后仰的。事實(shí)上，為了在中速巡航時(shí)機(jī)身保持水平，以減小平飛阻力，直升機(jī)的重心通常都在旋翼圓心稍后的地方，這樣旋翼可以自然向前傾斜一定的角度，而機(jī)身依然保持水平。但為了達(dá)到最大速度，機(jī)身應(yīng)該前傾，也就是壓低機(jī)頭，這樣好最大限度地發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)功率，而不至于產(chǎn)生不必要的升力，本意要向前飛得快，結(jié)果速度沒(méi)有上去多少，反而越飛越高了。同樣道理，從空中急降時(shí)，用周期距控制使機(jī)頭高高仰起，旋翼后傾，既利用增加的機(jī)身迎風(fēng)面積造成的阻力減速，又利用主旋翼向前的推力分量做反推力剎車，可以極快地減速、著陸，減少在敵人火力下的暴露時(shí)間。周期距控制也使直升機(jī)的側(cè)飛、倒飛成為可能，既強(qiáng)化了懸停中對(duì)側(cè)風(fēng)的補(bǔ)償能力，又極大地增強(qiáng)了對(duì)常規(guī)固定翼飛機(jī)來(lái)說(shuō)匪夷所思的非常規(guī)機(jī)動(dòng)性能。

　　直升機(jī)異乎尋常的起落性能提供了無(wú)數(shù)可能性，也帶來(lái)無(wú)數(shù)的問(wèn)題，其中一個(gè)就是翻滾問(wèn)題。在側(cè)風(fēng)中垂直著陸時(shí)，機(jī)身在周期距控制下向迎風(fēng)方向傾斜以保持平衡，這和側(cè)風(fēng)中騎自行車要歪著身子是一樣道理。在懸停過(guò)程中，機(jī)身橫滾的支點(diǎn)還是在重心，但一側(cè)機(jī)輪首先接地時(shí)，機(jī)輪就變成支點(diǎn)，這時(shí)如果控制不當(dāng)，就會(huì)“別住腳”，向外側(cè)翻滾，造成事故。為了恢復(fù)水平，如果升力軸線在著地機(jī)輪的內(nèi)側(cè)，應(yīng)該降低總距（減油門），用重力使機(jī)身正確落地；如果升力軸線在著地機(jī)輪外側(cè)，那就應(yīng)該增加總距（加油門），用升力來(lái)恢復(fù)水平姿態(tài)。用錯(cuò)了，就會(huì)發(fā)生翻滾事故。沒(méi)有側(cè)風(fēng)但是在起伏的艦船甲板上著陸，也有同樣的問(wèn)題。反過(guò)來(lái)的問(wèn)題是在斜坡上起飛。飛行員必須小心地尋找旋翼水平的姿態(tài)，先將一側(cè)機(jī)輪離地，機(jī)身達(dá)到水平狀態(tài)，再增加升力，使另一側(cè)機(jī)輪離地，達(dá)到升空。如果動(dòng)作過(guò)急，在升力軸線還沒(méi)有垂直時(shí)就匆忙離地，即使后離地的機(jī)輪沒(méi)有拖地以造成不利滾動(dòng)力矩，支點(diǎn)從后離地的機(jī)輪瞬時(shí)轉(zhuǎn)移到機(jī)身重心所造成的劇烈擺動(dòng)，可能使飛機(jī)失控。由于側(cè)風(fēng)和地面亂流的影響，旋翼水平還不一定就是正確的姿態(tài)，必須對(duì)側(cè)風(fēng)和亂流進(jìn)行補(bǔ)償，所以直升機(jī)在復(fù)雜條件下的起落需要相當(dāng)?shù)募记伞?/p>

　　側(cè)風(fēng)下垂直著陸，要防止支點(diǎn)突然轉(zhuǎn)移到外側(cè)機(jī)輪而引起翻滾的問(wèn)題 / 斜坡上起飛，要注意不能太猛，否則重心突然從后離地的機(jī)輪向重心轉(zhuǎn)移，會(huì)造成突然而劇烈的擺動(dòng)，危害飛行安全

　　旋翼是圓周運(yùn)動(dòng)，由于半徑的關(guān)系，翼尖處線速度已經(jīng)接近音速時(shí)，圓心處線速度為零！所以旋翼靠近圓周的地方產(chǎn)生最大的升力，而靠近圓心的地方只產(chǎn)生微不足道的升力。槳葉向前劃行時(shí)，槳葉和空氣的相對(duì)速度高于旋轉(zhuǎn)本身所帶來(lái)的線速度；反之，槳葉向后劃行時(shí)，槳葉和空氣的相對(duì)速度就低于旋轉(zhuǎn)本身所帶來(lái)的線速度，這樣，旋翼兩側(cè)產(chǎn)生的升力還不均勻，不做任何補(bǔ)償?shù)脑?，升力差可以達(dá)到 5：1。這個(gè)周期性的升力變化不僅使機(jī)身向一側(cè)傾斜，而且每片槳葉在圓周中不同方位產(chǎn)生不同的升力和阻力，周期性地對(duì)槳葉產(chǎn)生強(qiáng)烈的扭曲，既大大加速材料的疲勞，又引起很大的振動(dòng)。所以旋翼的氣動(dòng)設(shè)計(jì)可以比高性能固定翼飛機(jī)的機(jī)翼設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。

　　直升機(jī)以 130 公里/小時(shí)前行，主旋翼翼尖線速度 420 公里/小時(shí)，槳葉在不同位置和氣流的相對(duì)速度是不同的，產(chǎn)生的升力也不同 / 固定槳葉的升力分布，等高線是與半翼展處產(chǎn)生的升力的比值

　　前面提到的 de la Cierva 是在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的。他的模型旋翼機(jī)試飛很成功，但是全尺寸的旋翼機(jī)一上天就橫滾翻，開(kāi)始以為是遇到突然的橫風(fēng)，第二架飛機(jī)上天同樣命運(yùn)。de la Cierva 經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)模型旋翼機(jī)的槳葉是用藤條材料做的，有彈性，而全尺寸旋翼機(jī)的槳葉是剛性的鋼結(jié)構(gòu)，由此認(rèn)識(shí)到槳葉的揮舞鉸的必要性。具體來(lái)說(shuō)，為了補(bǔ)償左右的升力不均勻，和減少槳葉的疲勞，槳葉在翼根要采用一個(gè)容許槳葉載回轉(zhuǎn)過(guò)程中上下?lián)]舞的鉸鏈，這個(gè)鉸鏈稱為揮舞鉸（flapping hinge，也稱垂直鉸）。槳葉在前行時(shí)，升力增加，槳葉自然向上揮舞。由于槳葉在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中同時(shí)上升，槳葉的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向不再是水平的，而是斜線向上的。槳葉和水平面的夾角雖然不因?yàn)闃~向上揮舞而改變，但槳葉和氣流的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角由于這斜線向上的運(yùn)動(dòng)而變小，這個(gè)夾角（而不是槳葉和水平面之間的夾角）才是槳葉真正的迎角。槳葉的迎角在升力作用下下降，降低升力。槳葉在后行時(shí)，槳葉的升力不足，自然下垂，變旋轉(zhuǎn)邊下降造成槳葉和氣流相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角增大，迎角增加，增加升力。由于離心力使槳葉有自然拉直的趨勢(shì)，槳葉不會(huì)在升力作用下無(wú)限升高或降低，機(jī)械設(shè)計(jì)上也采取措施，保證槳葉的揮舞不至于和機(jī)體發(fā)生碰撞。槳葉在環(huán)形過(guò)程中，不斷升高、降低，翼尖離圓心的距離不斷改變，引起科里奧利效應(yīng)（這個(gè)東西誰(shuí)都“知道”，但說(shuō)清楚不容易。誰(shuí)要是能把這個(gè)東西說(shuō)清楚，鮮花奉上），就像花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員經(jīng)常把雙臂張開(kāi)、收攏，以控制旋轉(zhuǎn)速度。要是一個(gè)手臂張開(kāi)，一個(gè)手臂收攏，就不可能在原地旋轉(zhuǎn)，就要東倒西歪了。所以槳葉在水平方向也要前后搖擺，以補(bǔ)償槳葉上下?lián)]舞所造成的科里奧利效應(yīng)。擺振鉸利用前行時(shí)阻力增加，使槳葉自然增加后掠角（即所謂“滯后”， 因?yàn)闃~在旋轉(zhuǎn)方向上的角速度低于圓心的旋轉(zhuǎn)速度），這也變相增加槳葉在氣流方向上剖面的長(zhǎng)度，加強(qiáng)了減小迎角的作用；在后行時(shí)，阻力減小，阻尼器（相當(dāng)于彈簧）使槳葉恢復(fù)的正常位置（即所謂“領(lǐng)先”，因?yàn)闃~在旋轉(zhuǎn)方向上的角速度高于圓心的旋轉(zhuǎn)速度），當(dāng)然也加強(qiáng)了增加迎角的作用，所以擺振鉸（drag hinge 也稱水平鉸）也稱領(lǐng)先-滯后鉸（lead lag hinge）。揮舞鉸和擺振鉸是旋翼升力均勻的飛行平穩(wěn)的關(guān)鍵。由于槳葉在旋轉(zhuǎn)中容許上下?lián)]動(dòng)和前后擺動(dòng)，這種槳葉稱為柔性槳葉（articulated rotor）。除了用機(jī)械鉸鏈容許槳葉在環(huán)形過(guò)程中相對(duì)于其他槳葉有一定的揮舞外，材質(zhì)也必須具有彈性，這就是為什么直升機(jī)停在地面時(shí)，槳葉總是“耷拉”著的原因。但機(jī)械鉸鏈磨損大，可靠性不好，德國(guó) MBB（戰(zhàn)時(shí)著名的梅塞斯米特就是 MBB 中的 M）用彈性元件取代了揮舞鉸，研制成功無(wú)鉸槳葉，第一個(gè)應(yīng)用無(wú)鉸槳葉的是 MBB Bo-105，中國(guó)曾進(jìn)口一批，用于支援海上采油平臺(tái)。

　　揮舞鉸示意圖，前行槳葉可以在升力作用下向上有所揮舞，從而降低升力，達(dá)到平衡；后行槳葉則向下彎曲，從而提高升力，達(dá)到平衡 / 采用揮舞鉸后的升力分布，要均勻得多

　　雙葉旋翼是一個(gè)特例，槳葉和圓心的槳轂剛性連接，但用一個(gè)單一的“蹺蹺板”鉸鏈同時(shí)代替揮舞鉸和擺振鉸，所以也稱為半剛性槳葉（semi-rigid rotor）。蹺蹺板鉸鏈在一側(cè)槳葉上揚(yáng)時(shí)，將另一側(cè)槳葉自然下壓；在一側(cè)槳葉“領(lǐng)先”時(shí)，將另一側(cè)槳葉自然“滯后”，既簡(jiǎn)化了機(jī)械設(shè)計(jì)，又完美地實(shí)現(xiàn)了更復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)的功能。貝爾直升機(jī)公司用雙葉用出了味道，越戰(zhàn)期間漫天蝗蟲(chóng)似的 UH-1 就是雙葉，后來(lái)的 AH-1 也是。不過(guò)“蹺蹺板”設(shè)計(jì)只能用于雙葉旋翼。雙葉旋翼有無(wú)可置疑的簡(jiǎn)潔性和由此而來(lái)的成本和可靠性上的優(yōu)勢(shì)，但雙葉旋翼也只有兩片槳葉可以產(chǎn)生升力和推力，和多葉槳葉相比，就要增加旋翼直徑，增加旋翼轉(zhuǎn)速，前者增加總體尺寸和阻力，后者增加噪聲。

　　第一個(gè)采用無(wú)鉸槳葉的 Bo-105 / Bo-105 的無(wú)鉸槳葉，用彈性元件代替了揮舞鉸和擺振鉸，但變距鉸依然保留

　　EC-135 更進(jìn)一步，甚至取消了使槳葉改變槳距的變距鉸，也用彈性元件代替了 / EC-135 的先進(jìn)技術(shù)槳葉（Advanced Technology Rotor，簡(jiǎn)稱ATR，屬hingeless bearingless），采用彈性元件代替所有機(jī)械鉸鏈，避免機(jī)械磨損，減輕重量，改善飛行平穩(wěn)性

　　單槳直升機(jī)的起飛重量終歸有限，要增大起飛重量，就要增加旋翼直徑，增加旋翼轉(zhuǎn)速，增加槳葉數(shù)目，加強(qiáng)傳動(dòng)軸，這些都增加了旋翼系統(tǒng)的機(jī)械復(fù)雜性和重量。旋翼直徑和轉(zhuǎn)速受到翼尖速度不能超過(guò)音速的限制，否則音障帶來(lái)的阻力和振動(dòng)將不可忍受，更大的旋翼直徑也迫使尾撐長(zhǎng)度增加，增加結(jié)構(gòu)重量。較大的旋翼也對(duì)狹小場(chǎng)地的起落造成不便。大幅度提高起飛重量最有效的途徑，還是采用兩個(gè)甚至更多的旋翼，分擔(dān)負(fù)擔(dān)。除了一些設(shè)想中的四旋翼方案，三旋翼沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)，還是雙旋翼最常見(jiàn)。既然采用兩個(gè)旋翼，如果旋轉(zhuǎn)方向相反，一個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，就自然抵消相互的反扭力。反轉(zhuǎn)的雙旋翼不需要特別考慮尾槳和尾撐的結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有尾槳吃掉對(duì)推進(jìn)和升力沒(méi)有作用的功率的問(wèn)題，可以把所有功率都用于升力和推進(jìn)，這是雙旋翼額外的優(yōu)點(diǎn)。雙旋翼（也稱雙槳）有多種方案，可以前后串列，可以左右并列，可以上下共軸，還可以上下不共軸。串列雙槳的典型有美國(guó)的 CH-46、CH-47；并列雙槳的典型有俄羅斯的米-12，直升機(jī)狀態(tài)的美國(guó)V-22也可以算作并列雙槳；共軸雙槳（co-axial 或 contra-rotating）的典型當(dāng)然非俄羅斯的 K-25、K-31 等卡莫夫直升機(jī)莫屬；異軸雙槳（更準(zhǔn)確地說(shuō)，是交替雙槳，也稱交叉雙槳，intermeshing）的只有美國(guó)卡曼的 H-34 Husky 和 K-Max 等少數(shù)例子。

　　串列和并列雙槳布局示意圖

串列雙槳的 CH-47 / 并列雙槳的米-12

共軸雙槳示意圖 / 共軸雙槳的卡-31

交替雙槳示意圖 / 交替雙槳的 K-Max

　　串列雙槳對(duì)于最大限度地利用機(jī)身長(zhǎng)度有利，CH-46、CH-47 機(jī)艙長(zhǎng)但并不累贅，總長(zhǎng)并不為此增加多少，而單槳的米-6 就“橫闊豎大”了。串列雙槳中離發(fā)動(dòng)機(jī)較遠(yuǎn)的那副旋翼（一般是前旋翼）的功率要求比驅(qū)動(dòng)尾槳高得多，為了保證前后旋翼的同步，串列雙槳需要長(zhǎng)長(zhǎng)的沉重的同步傳動(dòng)軸，而不能簡(jiǎn)單地由前發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)前旋翼，后發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后旋翼。串列雙槳的前后旋翼一般上下錯(cuò)開(kāi)一點(diǎn)，這樣可以容許前后旋翼之間在高度上有一定的重合，縮短全機(jī)長(zhǎng)度。上下的高度差太少了，不能保證安全，尤其是大幅度機(jī)動(dòng)動(dòng)作時(shí)，上下槳葉可能發(fā)生碰撞。高度差太大了，支撐后旋翼的“柱子”太過(guò)高大，阻力巨大。

　　并列雙槳通常是安裝在機(jī)翼翼尖的，翼展由旋翼半徑?jīng)Q定，沒(méi)有辦法靠上下重合而縮短翼展，在氣動(dòng)上難于優(yōu)化。左右旋翼之間要設(shè)交叉的同步軸，以保證左右兩副旋翼永遠(yuǎn)同步。還有一個(gè)問(wèn)題是，左右旋翼都在機(jī)身中段附近，僅靠周期距，俯仰控制力矩不足。但這都不是最大的問(wèn)題，最大的問(wèn)題是橫滾穩(wěn)定性，兩側(cè)旋翼升力不均勻時(shí)，飛機(jī)會(huì)發(fā)生橫滾，如果在急速下降過(guò)程中，飛機(jī)不幸進(jìn)入自己的下洗氣流，旋翼效率急劇降低，旋翼越用力，越使不上勁，好像汽車輪子打滑一樣，加劇橫滾的不穩(wěn)定傾向，飛機(jī)在幾秒鐘內(nèi)就可以傾覆失控，V-22 的幾次墜毀就是這樣造成的。強(qiáng)烈的不對(duì)稱氣流擾動(dòng)也可以造成這個(gè)現(xiàn)象。發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在機(jī)身還好說(shuō)，要是發(fā)動(dòng)機(jī)安裝的機(jī)翼翼尖，離重心很遠(yuǎn)，進(jìn)一步加強(qiáng)了橫滾不穩(wěn)定的傾向。

　　共軸雙槳用套筒軸驅(qū)動(dòng)上下兩副反轉(zhuǎn)的旋翼，同樣有串列雙槳的上下旋翼之間的間距問(wèn)題，間距小了，上下旋翼有可能打架；間距大了，不光阻力高，對(duì)驅(qū)動(dòng)軸的剛度要求也高，而大功率的套筒軸本來(lái)在機(jī)械上就難度很大。套筒軸不光要傳遞功率，還要傳遞上面旋翼的總距、周期距控制，在機(jī)械設(shè)計(jì)上有相當(dāng)?shù)碾y度。由于非對(duì)稱升力的緣故，反向旋轉(zhuǎn)的上下旋翼的旋轉(zhuǎn)平面有在一側(cè)“交會(huì)”的傾向，這進(jìn)一步增加了對(duì)上下旋翼之間間距的要求，并且?guī)?lái)向交會(huì)一側(cè)轉(zhuǎn)彎必須比向另一側(cè)轉(zhuǎn)彎輕緩的要求。上旋翼處在“干凈”空氣中，下旋翼處在上旋翼的下洗氣流中，這樣，上下旋翼之間有相當(dāng)?shù)臍鈩?dòng)耦合，增加了氣動(dòng)設(shè)計(jì)的難度。由于共軸雙槳沒(méi)有尾槳，短短的尾撐用于支持垂直安定面，后者在前飛中提供像固定翼飛機(jī)一樣的氣動(dòng)控制，減小周期距控制的負(fù)擔(dān)。由于共軸雙槳的機(jī)身短，受側(cè)風(fēng)影響較小。共軸雙槳的振動(dòng)也由于兩副反轉(zhuǎn)的旋翼而較好地對(duì)消了，平穩(wěn)性和懸停性好。共軸雙槳在同等升力下，旋翼直徑可以較小，直升機(jī)總尺寸較緊湊，“占地面積”較小，特別適合海軍上艦的需要。

　　交替雙槳可算是共軸雙槳的一個(gè)變種，從正面看，兩副旋翼的翼尖路徑（tip path plane，TPP）有交叉，會(huì)打架，但只要在算好時(shí)間差，你方唱罷我登場(chǎng)，不會(huì)打架的。最簡(jiǎn)單的情況，兩副旋翼都是雙葉，也就是只有一直線的前后兩片槳葉，左旋翼的起始位置是東西向，右旋翼的位置是南北向，兩副旋翼同步反向旋轉(zhuǎn)，一個(gè)轉(zhuǎn)到東西向的時(shí)候，另一個(gè)轉(zhuǎn)到南北向，永遠(yuǎn)不會(huì)交會(huì)。交替雙槳的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械上比串列、并列和共軸雙槳簡(jiǎn)單得多，缺點(diǎn)是旋翼的槳葉數(shù)也受到限制，到現(xiàn)在為止，沒(méi)有超過(guò)雙葉的，所以只適用于不超過(guò)一定尺寸的直升機(jī)。

　　所有雙槳布局均采用分別的總距和周期距控制，所有槳葉都有各自的“三鉸”（變距鉸、揮舞鉸、擺振鉸，或起同等作用的相應(yīng)的彈性元件）。對(duì)于共軸雙槳和交替雙槳布局來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向是通過(guò)改變上下或左右旋翼的扭力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。增加順時(shí)針旋翼的槳距，使其更能吃上勁，減少逆時(shí)針旋翼的槳距，使其吃勁小一點(diǎn)，就造成扭矩差，使直升機(jī)向逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)，反之亦然。交替雙槳的方向控制和共軸雙槳相同。由于上下或左右旋翼的槳距增減是對(duì)稱的，共軸雙槳或交替雙槳向左右轉(zhuǎn)向的速度是一樣的。主旋翼也比尾槳更能吃上勁，所以轉(zhuǎn)向也更快捷，可以作所謂的“急轉(zhuǎn)”（snap turn）?！　?duì)于串列和并列雙槳布局來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向是通過(guò)使前后或左右旋翼在水平方向上通過(guò)周期距控制產(chǎn)生差動(dòng)的扭轉(zhuǎn)推力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。換句話說(shuō)，前旋翼向左傾斜，在產(chǎn)生升力的同時(shí)，產(chǎn)生向右的水平推力分量；后旋翼向右傾斜，同樣在產(chǎn)生升力的同時(shí)，產(chǎn)生向左的水平推力分量。前后一“夾攻”，飛機(jī)就向右偏轉(zhuǎn)，反之亦然。前后旋翼反向傾斜，偏轉(zhuǎn)的支點(diǎn)是機(jī)身中央。如果光傾斜前旋翼，就可以繞后機(jī)身打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；光傾斜后旋翼，當(dāng)然也就可以繞前機(jī)身打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；如果控制得當(dāng)，甚至可以一面轉(zhuǎn)一面?zhèn)蕊w。事實(shí)上，串列雙槳幾乎像超市里四個(gè)輪子可以分別轉(zhuǎn)向的購(gòu)物車一樣，愛(ài)怎么走就可以怎么走，愛(ài)怎么轉(zhuǎn)就可以怎么轉(zhuǎn)，不過(guò)有的時(shí)候太靈活了，選擇太多了，反而容易弄糊涂，這個(gè)道理是一樣的。并列雙槳也是同樣道理，只是把前后雙槳變成左右雙槳。

　　直升機(jī)不光可以垂直起落，還可以懸停、側(cè)飛、倒飛、原地轉(zhuǎn)彎。直升機(jī)的這些非常規(guī)機(jī)動(dòng)動(dòng)作提供了空前的戰(zhàn)術(shù)靈活性，比如，反坦克直升機(jī)可以在低于樹(shù)梢的極低空高度懸停，在戰(zhàn)機(jī)恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻，突然冒起來(lái)發(fā)射武器，然后迅速下降到樹(shù)梢以下高度隱蔽，既可以躲避對(duì)方直射武器的打擊，又有利于隱蔽地轉(zhuǎn)移陣地。如果裝備桅桿頂?shù)挠^察裝置裝置的話，可以更好地隱蔽觀察敵情、掌握戰(zhàn)機(jī)。同樣的戰(zhàn)術(shù)也適用于山脊、建筑物等適當(dāng)?shù)碾[蔽物背后。在巷戰(zhàn)中，直升機(jī)可以隱蔽在建筑物后懸停，在適當(dāng)時(shí)機(jī)側(cè)飛出來(lái)發(fā)射武器，然后迅速返回隱蔽位置，這樣可以避開(kāi)敵人從遠(yuǎn)處房頂?shù)挠^察和伏擊。在營(yíng)救和精確定點(diǎn)空降作業(yè)中，懸停中的側(cè)飛和倒飛更是必不可少的。然而，成也蕭何，敗也蕭何，直升機(jī)的旋翼不光提供了空前的機(jī)動(dòng)能力，也從根本上限制了前飛速度。旋翼尺寸和槳葉數(shù)的限制不談，飛機(jī)的前飛速度不可能超過(guò)旋翼翼尖的線速度，在極限情況下，假定飛機(jī)的前飛速度和翼尖速度都為音速的一半，前行方向上，翼尖速度在 3 點(diǎn)鐘方向已經(jīng)達(dá)到音速，而后行方向上，翼尖在 9 點(diǎn)鐘方向的速度就為零，要發(fā)生失速。實(shí)際上，翼尖失速速度要高于零速度，所以飛行速度比理論上的極限情況要低。另外，由于半徑的關(guān)系，旋翼前傾時(shí)，旋翼翼尖附近是產(chǎn)生推力的部分，中間部分的線速度低，實(shí)際上不產(chǎn)生推力，是在迎風(fēng)氣流的作用下像風(fēng)車一樣地自旋，靠近圓心的部分的線速度低于失速速度，已經(jīng)處在失速區(qū)了。由于前飛時(shí)旋翼前傾，阻力在旋翼上形成一個(gè)向下的分量，造成速度越大，“降力”越大的尷尬局面，必須用增加的升力來(lái)補(bǔ)償，白白浪費(fèi)發(fā)動(dòng)機(jī)功率。據(jù)計(jì)算，直升機(jī)的理論速度不能超過(guò) 420 公里/小時(shí)。英國(guó) Westland 公司對(duì)旋翼翼尖進(jìn)行加大后掠角的修形，使直升機(jī)速度有了不小的提高，但還是沒(méi)有突破這個(gè)理論限制。

　　英國(guó) Westland 的先進(jìn)旋翼翼尖采用復(fù)雜形狀的后掠角 /槳葉的截面（翼型）也從翼根到翼尖不斷變薄，以延遲激波的產(chǎn)生，這個(gè)道理和超音速飛機(jī)用大后掠角、薄翼型的機(jī)翼一樣

這是一架 Westland 大山貓直升機(jī)在做斤斗特技，其先進(jìn)槳葉的特別形狀清晰可見(jiàn)

　　理論上，只要旋翼線速度突破音障，直升機(jī)速度進(jìn)一步提高就是可能的。固定翼超音速飛機(jī)的機(jī)翼理論早已解決。但固定翼飛機(jī)的機(jī)翼處于相對(duì)簡(jiǎn)單的氣流流場(chǎng)，直升機(jī)旋翼所處的流場(chǎng)實(shí)在太復(fù)雜了，不光有前進(jìn)方向，還有旋轉(zhuǎn)的切向和徑向方向，此外，在機(jī)身上發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和旋翼之間，還有復(fù)雜的縱向的馬蹄形流和橫向的渦漩。即使這些問(wèn)題都解決了，理論上有可能研制出一種彎彎的馬刀形狀的槳葉，延遲超音速激波的產(chǎn)生，但槳葉受力情況十分復(fù)雜，包括扭曲、拉伸，在材料上要制造足夠堅(jiān)固耐用又輕巧的旋翼很困難，旋翼要突破音障不是一件容易的事。要突破直升機(jī)速度的限制，只有突破旋翼既作為升力裝置又作為推力裝置的局限。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)艙周邊有馬蹄形流 / 發(fā)動(dòng)機(jī)艙兩側(cè)也有橫向的渦流

　　突破旋翼既作為升力裝置又作為推力裝置的第一步就是為旋翼減輕負(fù)擔(dān)，用單獨(dú)的推進(jìn)裝置提供推力。從 50 年代開(kāi)始，大量方案就是從在普通直升機(jī)上加裝推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始，將常規(guī)直升機(jī)改裝為復(fù)合直升機(jī)（compound holicopter）。采用專用的推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，前飛時(shí)，旋翼就不必前傾，既減小迎風(fēng)面積帶來(lái)的阻力，又避免了前傾旋翼造成的“降力”。為了進(jìn)一步減輕旋翼的負(fù)擔(dān)，直升機(jī)還可以安裝短翼，在前飛時(shí)提供氣動(dòng)升力，這樣，對(duì)旋翼產(chǎn)生升力的要求可以降到最低，后行槳葉失速也就不成為問(wèn)題，消除了直升機(jī)速度上不去的一大障礙。

　　很多常規(guī)直升機(jī)并沒(méi)有專用的推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，但安裝了短翼，就是為了在前飛中產(chǎn)生升力，減低對(duì)旋翼升力的依賴，以提高前飛速度。對(duì)于攻擊直升機(jī)來(lái)說(shuō)，短翼還是提供武器掛架的好地方。采用短翼的典型直升機(jī)有米-6、AH-64 等，米-24 的短翼也有提供升力的作用，但最主要的目的卻是加強(qiáng)橫滾穩(wěn)定性。就像世上所有的好事一樣，沒(méi)有免費(fèi)的午餐。短翼不光增加結(jié)構(gòu)重量，最大的問(wèn)題是遮擋旋翼的下洗氣流，削弱了旋翼的效率。所以強(qiáng)調(diào)懸停和直升機(jī)特有的非常規(guī)機(jī)動(dòng)性能的直升機(jī)常常不選用短翼，即使采用短翼，也使短翼有較大的下反，以減小對(duì)旋翼下洗氣流的不利遮擋。有人把這種采用短翼的直升機(jī)也稱為復(fù)合直升機(jī)，因?yàn)樯Φ漠a(chǎn)生已經(jīng)不再單純依靠旋翼，但通常人們還是把升力和推力兩者都不再依靠旋翼的直升機(jī)稱為復(fù)合直升機(jī)。

　　米-6的短翼用于在平飛時(shí)產(chǎn)生升力，為旋翼卸載 / AH-64 的短翼同時(shí)兼作武器掛架，一物兩用

　　卡莫夫 Ka-22 是早期復(fù)合直升機(jī)的一個(gè)典范，曾創(chuàng)造多項(xiàng)速度和載重記錄 / MBB 的 BBH 攻擊直升機(jī)，采用常規(guī)的“開(kāi)放”推進(jìn)螺旋槳作推動(dòng)力，計(jì)劃被取消后，轉(zhuǎn)入和法國(guó)合作發(fā)展“虎”式直升機(jī)

　　西科斯基 S-66，和洛克希德 AH-56“夏延”競(jìng)爭(zhēng)落敗，但速度比“夏延”更快，號(hào)稱世界第一。S-66 的尾部螺旋漿可以轉(zhuǎn)向，向后做推進(jìn)用，向左作反扭力用，而不像“夏延”那樣，用兩個(gè)專用的推進(jìn)螺旋槳和反扭力尾槳　　50-60 年代時(shí)，采用單獨(dú)的推力發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合直升機(jī)方案如雨后春筍，有不少達(dá)到試飛階段，其中 Piasecki 的 16H 是其中的佼佼者。Piasecki 16H 采用一個(gè)尾置的涵道螺旋槳提供推力，涵道螺旋槳后有控制舵面，利用后洗氣流提供偏航和俯仰控制。主旋翼依然保留周期距控制，用于懸?；蚍浅Ｒ?guī)機(jī)動(dòng)時(shí)提供控制。Piasecki 的方案在 60 年代沒(méi)有引起足夠的興趣，但是在 90 年代，重新引起美國(guó)軍方的興趣。Piasecki 將 16H 的概念用在 UH-60 上，試制了所謂“速度鷹”（Speed Hawk），不僅提高了速度，還將航程提高了 3 倍，使“速度鷹”的航程和 F-18 戰(zhàn)斗機(jī)相當(dāng)，用作海軍的搜索救援直升機(jī)十分有利。同樣的概念還用在 AH-64“阿帕奇”攻擊直升機(jī)上，速度提高 25%。環(huán)形尾的問(wèn)題主要有兩個(gè)：環(huán)形尾套件增加重量，“速度鷹”比基型的 UH-60 要重 800 公斤。另一個(gè)問(wèn)題是即以對(duì)旋翼下洗氣流的遮擋減低旋翼效率，旋翼功率要增加，否則懸停性能要受到損失。

　　Piasecki 16H 采用尾置涵道螺旋槳（也稱“環(huán)形尾”，ringtail）作為平飛的推進(jìn)器，短翼提供平飛升力，將旋翼“解放”出來(lái)，大大提高平飛速度，也大大降低機(jī)械振動(dòng)和疲勞

“速度鷹” （Speed Hawk），這是 Piasecki 用 UH-60 的機(jī)體和主要機(jī)械系統(tǒng)作基礎(chǔ)，研制的“推力轉(zhuǎn)向涵道推進(jìn)”（Variable Thrust Duct Propeller）研究機(jī)

　　VTDP 前飛時(shí)的狀態(tài)，略微向前進(jìn)方向的左側(cè)偏轉(zhuǎn)，反扭力作用部分由氣動(dòng)舵面完成 / VTDP 在懸停時(shí)的狀態(tài)，可伸縮的“斗篷”向左偏轉(zhuǎn) 90 度，加強(qiáng)反扭力作用

Piachecki 也推出了“速度眼鏡蛇”和“速度阿帕奇”方案

　　30 年代末，大學(xué)剛畢業(yè)的 Friedrich von Doblhoff 異想天開(kāi)，建議在旋翼翼尖上安裝法國(guó)工程師 Rene Leduk 早年發(fā)明的沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)旋翼，現(xiàn)在稱之為噴氣翼尖（tip jet）。發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)是造成反扭力的原因，即使新奇的方案如“夏延”，依然逃脫不了采用尾槳平衡反扭力的布局。噴氣翼尖在槳葉內(nèi)通過(guò)管路向翼尖輸送高壓壓縮空氣，壓縮空氣從翼尖向后噴出，就可以推動(dòng)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)。噴氣翼尖的極端是直接在旋翼翼尖安裝微型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，噴氣驅(qū)動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)。由于槳軸不是驅(qū)動(dòng)軸，旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)沒(méi)有反扭力，所以不需要尾槳。槳葉內(nèi)輸導(dǎo)壓縮空氣的能力有限，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，但發(fā)動(dòng)機(jī)可以放在機(jī)體內(nèi)。翼尖噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的方案在技術(shù)上更有誘惑力，燃料在離心力的作用下，可以容易地向翼尖輸送，燃燒用的空氣也主要由管路輸送過(guò)來(lái)的壓縮空氣提供，因?yàn)樵谝砑獾陌l(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣受圓周運(yùn)動(dòng)的影響太大。發(fā)動(dòng)機(jī)必須輕小，一般采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的脈動(dòng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（pulse jet）或沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（ram jet）。噴氣翼尖的問(wèn)題是噪聲不僅巨大，而且尖厲，有規(guī)則，特別煩人。不過(guò)最大噪聲實(shí)際上延續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，只有起飛和著陸的一、兩分鐘時(shí)間，不過(guò)這沒(méi)有能夠使環(huán)保組織的反對(duì)聲輕下去。Doblhoff 在戰(zhàn)時(shí)的研究工作取得了有限的成果，戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束時(shí)，Doblhoff 用卡車?yán)鴺訖C(jī)和資料，和工作人員一起從蘇軍正在逼近的奧地利往西撤退，最后在德奧邊境向美軍投降。戰(zhàn)后，Doblhoff 和他的樣機(jī)一起到了美國(guó)，Doblhoff 到美國(guó)麥克唐納工作，主持了麥克唐納 XV-1 的設(shè)計(jì)，這是美國(guó)第一架噴氣翼尖的直升機(jī)。但與此同時(shí)，Doblhoff 的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師和試飛員 August Stepan 去了英國(guó)，日后成為 Fairey Rotodyne 的主要設(shè)計(jì)人之一。然而，噴氣翼尖、推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)和固定的機(jī)翼相結(jié)合，有效地將直升機(jī)、旋翼機(jī)和固定翼飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。

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