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相信很多人小時(shí)候都看過(guò)《黑貓警長(zhǎng)》，對(duì)其中的《食猴鷹》一集印象深刻，片中的黑貓警長(zhǎng)為了抓住食猴鷹，在前幾套作戰(zhàn)方案都失敗的情況下，啟動(dòng)第四套作戰(zhàn)方案，十多架直升機(jī)團(tuán)團(tuán)圍上，倒轉(zhuǎn)直升機(jī)機(jī)頭，用尾槳當(dāng)“割草機(jī)”，剃剪食猴鷹的羽毛，最終讓食猴鷹失去了飛行能力，束手就擒。當(dāng)然，這也就是個(gè)動(dòng)畫(huà)片而已，沒(méi)人當(dāng)真，直升機(jī)的尾槳非常脆弱也不能當(dāng)“割草機(jī)”，不過(guò)誰(shuí)能想到，還真有人要試試直升機(jī)尾槳鋒利不鋒利。4月23日，印度北阿坎德邦一名政府官員去山區(qū)出差，據(jù)說(shuō)可能是第一次坐直升機(jī)比較興奮，下飛機(jī)后一直在直升機(jī)外自拍，結(jié)果走到了尾槳的位置，被葉片擊中頭部當(dāng)場(chǎng)身亡。不得不說(shuō)，這種匪夷所思的死法真的很印度。那么問(wèn)題來(lái)了，為啥直升機(jī)要裝個(gè)尾槳呢？高速旋轉(zhuǎn)真的很危險(xiǎn)啊！說(shuō)起這個(gè)，就要從直升機(jī)的原理說(shuō)起了。其實(shí)直升機(jī)和螺旋槳固定翼飛機(jī)的原理相似，都是靠?jī)?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)至少兩片槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)闃~有角度，所以在旋轉(zhuǎn)中不斷把大量空氣向后推去，這樣就在槳葉上產(chǎn)生了向前的力，即推進(jìn)力，一般被稱為拉力。區(qū)別就是，固定翼飛機(jī)的拉力是向前，而直升機(jī)的拉力是向上。可是問(wèn)題來(lái)了，螺旋槳在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生沿螺旋槳旋轉(zhuǎn)的反方向，形成一個(gè)力矩，我們叫反扭矩，這個(gè)反扭矩和驅(qū)動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)的扭矩，就像是牛頓三定律中的作用力和反作用力一樣，大小相等，方向相反。所以固定翼單發(fā)螺旋槳飛行的時(shí)候，如果飛機(jī)完全沿動(dòng)力軸對(duì)稱，那么飛行過(guò)程中飛機(jī)就會(huì)沿著螺旋槳轉(zhuǎn)的反方向滾轉(zhuǎn)，無(wú)法保持穩(wěn)定飛行，那么必須把這個(gè)反扭矩抵消掉。在意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題之后，初期的飛機(jī)設(shè)計(jì)師在安裝發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候會(huì)有意讓發(fā)動(dòng)機(jī)軸線向右偏斜一點(diǎn)，這就是所謂的右拉線，這樣飛機(jī)右邊重，左邊輕，發(fā)動(dòng)機(jī)的反力矩就抵消了。▲也有讓兩邊機(jī)翼不一樣長(zhǎng)來(lái)抵消力矩的可是直升機(jī)就不能這么設(shè)計(jì)了，因?yàn)樗睦κ浅系?，如果不抵消這個(gè)力矩，那么直升機(jī)上了天，機(jī)身就會(huì)繞著轉(zhuǎn)軸反向旋轉(zhuǎn)，人都晃暈了，所以第一代直升機(jī)都有兩個(gè)螺旋槳，通過(guò)反向旋轉(zhuǎn)抵消反扭矩。但是這種設(shè)計(jì)實(shí)在太笨重了，于是西科斯基發(fā)明了“單旋翼-尾槳”結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，主旋翼旋轉(zhuǎn)不是會(huì)形成一個(gè)反向的力矩嗎？那我加長(zhǎng)機(jī)身尾部，然后裝一小螺旋槳，發(fā)動(dòng)機(jī)在帶動(dòng)主旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，同時(shí)通過(guò)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)尾部小螺旋槳，向旋轉(zhuǎn)的方向吹風(fēng)，不就能把這個(gè)反力矩抵消了嗎？不得不說(shuō)，尾槳是一個(gè)重要的發(fā)明，它簡(jiǎn)單有效地實(shí)現(xiàn)了力矩抵消作用，所以現(xiàn)在幾乎所有的直升機(jī)（共軸和雙旋翼除外）都是這種設(shè)計(jì)。▲雙旋翼直升機(jī)通過(guò)兩個(gè)螺旋槳反向旋轉(zhuǎn)來(lái)抵消扭矩那么問(wèn)題又來(lái)了，尾槳太脆弱了，一旦故障或者被擊中，甚至地面卷入一塊布，直升機(jī)就會(huì)失控墜毀?？催^(guò)電影《黑鷹墜落》的都知道，當(dāng)直升機(jī)的尾槳被突然擊中或炸斷，直升機(jī)一定會(huì)發(fā)生自旋，自旋使得主槳相對(duì)轉(zhuǎn)速下降升力降低，同時(shí)姿態(tài)控制也更加困難，結(jié)局就只能是墜毀。所以工程師也一直在想辦法解決尾槳脆弱和異物卷入的問(wèn)題，然后就誕生了涵道尾槳，涵道尾槳原理與普通尾槳相同，也是通過(guò)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力抵消主旋翼反力矩，但它外面有一圈保護(hù)結(jié)構(gòu)（有點(diǎn)像大疆無(wú)人機(jī)的防撞環(huán)），形成了一個(gè)圓形涵道，因?yàn)榭諝庥珊肋M(jìn)入，受主旋翼下洗流干擾影響較輕，有利于低空飛行，堪稱完美。這樣設(shè)計(jì)，尾槳不僅不容易卷入異物，而且就算那位印度官員站到機(jī)尾，除非把腦袋伸到涵道里面去，基本上也是不可能被削到腦袋的。但涵道尾槳也有個(gè)問(wèn)題，因?yàn)轶w積有限，尾槳的直徑受到限制，所以在反推效率上，不如無(wú)涵道的大螺旋槳，所以涵道尾槳多見(jiàn)于6噸以下的輕型和中型直升機(jī)。中型武直和重型直升機(jī)因?yàn)樾枰蟮闹餍硖峁┥?，相?yīng)的尾槳也得做大來(lái)抵消更大的反扭矩，如果仍然采用涵道尾槳，那么整個(gè)涵道、尾梁都要放大，會(huì)嚴(yán)重影響飛行性能。既然涵道尾槳有缺點(diǎn)，有人就另辟蹊徑，把涵道裝在直升機(jī)里面行不行？然后尾梁側(cè)方開(kāi)口向外吹氣，不就能抵消力矩了么？你還別說(shuō)，還真有這種直升機(jī)，比如麥道NOTAR，就是在尾部?jī)?nèi)部前端裝了一個(gè)風(fēng)扇，由主引擎?zhèn)鲃?dòng)直接驅(qū)動(dòng)，把風(fēng)吹響尾部的開(kāi)口，實(shí)現(xiàn)力矩抵消，而且這個(gè)開(kāi)口方向還是可以旋轉(zhuǎn)的，飛行員可以通過(guò)操縱噴口方向來(lái)提高升力。這種設(shè)計(jì)的好處就是可以一定程度增升，降低噪音，消除外露尾槳提高飛行安全，就算這位印度官員站到尾部，頂多被氣流吹個(gè)跟頭，而不會(huì)被斬首了。當(dāng)然，這種設(shè)計(jì)也有缺點(diǎn)，制造比常規(guī)尾槳復(fù)雜，可維護(hù)性打折扣，所以并不流行。看來(lái)看去，創(chuàng)新設(shè)計(jì)都各有缺點(diǎn)，想要一款可靠又好用的反扭矩裝置，似乎又要回到傳統(tǒng)尾槳上來(lái)了，可是那如何解決安全問(wèn)題呢？要知道，被直升機(jī)尾槳打死的，可不止這位印度官員，2022年，就有1名22歲的英國(guó)游客杰克·芬頓在下了直升機(jī)之后，沒(méi)有聽(tīng)從地勤人員指揮迅速離場(chǎng)，而是跑到直升機(jī)后面玩自拍，直接被直升機(jī)尾槳擊中肢解。這種隱患在軍隊(duì)同樣存在，特別是一些需要從機(jī)身尾門(mén)下飛機(jī)的，很難免跑錯(cuò)方向跑到尾槳的位置去造成慘案。所以在軍用直升機(jī)中，為了解決這個(gè)問(wèn)題，一般都有兩個(gè)方案，一是加高尾梁，讓尾槳下端高于正常人的身高，不就不會(huì)打到人了嗎？所以我們看米24的尾梁就特別高，人就是站在尾槳下面，都打不到人。另一種方案，就是把尾梁旋翼設(shè)計(jì)在艙門(mén)的反方向，這樣下飛機(jī)后，除非你繞一個(gè)圈到另一側(cè)，否則基本上是不會(huì)碰到尾槳的，比如中國(guó)最新的直8寬就是這樣的設(shè)計(jì)，有門(mén)的那一側(cè)沒(méi)尾槳，有尾槳的那一側(cè)沒(méi)門(mén)，這樣就可以最大限度避免人卷入尾槳。當(dāng)然，碰上那種兩邊都有門(mén)，以及開(kāi)了后門(mén)的直升機(jī)，就沒(méi)辦法了，只能通過(guò)安全教育，來(lái)警告大家不要靠近飛機(jī)尾部了。所以，雖然印度官員被直升機(jī)尾槳斬首看起來(lái)像個(gè)笑話，但其實(shí)反映出的問(wèn)題一點(diǎn)也不好笑，要不印度也向中國(guó)學(xué)習(xí)一下，改一下直升機(jī)的設(shè)計(jì)，并加強(qiáng)一下安全教育？
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