在工程领域，一切都是为了制造即使在最困难的情况下也能正常工作的机器。
自转是直升机非常重要的机动动作，可能意味着生与死的区别。
在这篇博文中，我将解释自转是什么、它是如何工作的，以及为什么它对直升机飞行员和工程师如此重要。
因此，准备好了解驾驶直升机最重要的部分之一。
工程自转介绍
正式定义：
1. 围绕对称且暴露在均匀气流中且仅由空气动力矩维持的物体的任何轴的旋转。2. 平行于风向的失速对称机翼的旋转。
自转是一种飞行方式，其中直升机或其他旋翼飞机的主旋翼系统在没有发动机驱动的情况下转动。
这类似于旋翼机的工作原理。
当发动机或尾桨停止工作时，常采用这种方法使直升机快速着陆。但它也可以用来摆脱涡环，并在飞行员学习如何飞行时作为训练工具。
自转如何工作
在自转期间，飞行员将发动机与主旋翼系统断开。这让向上流动的空气单独驱动转子叶片。
为了控制自转 RPM，飞行员改变自转区域相对于驱动区域和失速区域的大小。
有关详细信息，请访问此页面：
自转空气动力学
自转是直升机飞行中非常重要的应急程序。它让直升机的主旋翼仅因气压而移动，而不是因为发动机。
影响自转的变量
影响自转效果的主要因素是：
- 密度高度：在高密度高度，空气密度较低，下降速度会更快。
- 总重量：重量越大的直升机下降速度越快。
- 空速：在自转过程中，飞行员可以通过空速最大程度地控制下降率。
就像在正常飞行中一样，循环俯仰控制使飞机飞得更快或更慢。
以非常低或非常高的空速进行自转下降比以最小下降率进行的自转下降更危险。
- 旋翼转速：随着旋翼转速上升，下降率下降。
自转驱动区
在自转过程中，驱动区域或自转区域通常在叶片半径的 25% 到 70% 之间。这是产生转动叶片的力的地方。
该区域中的总空气动力存在一个角度。
照明弹着陆和能量吸收
自转着陆时，旋转桨叶中储存的动能和飞机的向前运动用于减慢下降速度并实现软着陆。
较高的下降率意味着比较低的下降率需要更多的旋翼能量来停止直升机。
自转机动
当飞机失去动力时，飞行员必须做三件重要的事情：
- 自转：该机动涵盖了从正常动力飞行到稳定自转的变化。
- 稳态自转：在稳态自转过程中，仅发动机的空气动力就必须导致净扭矩为零。
由于飞机正在下降，空气通过主旋翼向上流动。刀片的形状也使这更容易。
主旋翼通过齿轮连接到尾旋翼，因此在正常飞行中，主旋翼驱动尾旋翼。
但在稳态自转下降过程中，当发动机失去动力，扭矩降为零时，尾桨不再作为反扭矩装置工作，因为它通过传动系统从主旋翼系统获得扭矩。
- Flare Landing：在这种机动中，旋转的桨叶和飞机的向前运动用于减慢下降速度并实现软着陆。
- 着陆——飞行器利用旋翼头中剩余的能量轻轻着陆。
自转飞行手动空速限制
在自转中，将有一个速度，超过该速度，拖在转子后面的转子叶片部分将沿着叶片跨度延伸到转子将开始减速很多。
这个空速在飞行手册中通常写成允许自转的最大空速。
直升机自转机动
基本自转及其四个部分
基本自转有四个部分：
- 滑翔：这部分直升机处于稳定的自转下降状态，飞行员通过转弯或改变空速来改变飞行路径。
- 耀斑：在这部分，下降速度是通过使用旋转叶片中存储的动能和飞机的向前运动来减慢的。
- 着陆或动力恢复：在最后一部分，直升机要么软着陆，要么飞行员给它动力恢复。
实际应用和高级自转
自转训练在现实世界中的使用类似于飞行员在没有动力的情况下练习迫降时所做的事情。
就像在飞机上一样，直升机飞行员开始复飞所需要做的就是重新打开电源。但是在直升机处于自转状态时，准确并知道如何移动直升机是非常重要的。
转子 RPM 控制的集合
直升飞机的飞行员需要知道如何使用总距来控制转弯中停电自转期间旋翼的速度。
当集体向上移动时，转子的 RPM 上升，而当它向下移动时，RPM 下降。
安全限制和风险
在训练期间进行自转会带来风险。
在自转的最后部分，直升机的动能可能会耗尽，使其几乎没有缓冲作用
这可能会导致硬着陆，从而损坏直升机。
飞机高度与速度图告诉我们进行此机动最安全的方法是什么。
自转建模与仿真
计算机上的仿真和模型已成为研究和改进直升机自转性能的流行方法。
计算机模拟可用于弄清楚不同的直升机设计或旋翼叶片形状如何影响直升机的独立飞行能力。
研究人员还在模拟器中制作并测试了一些飞行员提示，这些提示将使飞行员在直升机自行旋转时更容易控制直升机。
在自转期间，定义了一组离散和连续的提示，以帮助飞行员了解正在发生的事情以及该做什么。
计算机模拟建模的好处
当对真实系统进行更改困难、昂贵或根本不是一个好主意时，计算机模拟建模很有用。
它使用计算机软件对真实或拟议的系统建模，设计师、项目经理、分析师和工程师使用它来理解和评估“假设”案例场景。
例如，汽车公司并没有实际撞毁数十辆新车，而是使用计算机模拟来测试他们的新车型。
计算机模拟建模的局限性
一般来说，计算机模型的问题之一是它们无法准确地考虑可能影响系统工作方式的所有因素。
在试图理解复杂的空气动力学现象时尤其如此，例如直升机如何自行转向。
另一件需要研究的事情是计算机模拟如何影响公众。因此，不小心使用建模和仿真可能会导致错误的结论。
在判断任何模拟系统的有效性时，需要考虑一些规则，例如找出防御系统在何处无法正常工作。
最后，计算机模拟有很多好处，但它们也有一些问题需要在做出任何结论之前仔细考虑。
自转的真实例子
自转的真实例子表明，直升机飞行员知道在紧急情况下如何进行这种机动是多么重要。
罗宾逊直升机向下自转
Robinson Heli Down Autorotation 是直升机在发动机停止工作时安全着陆的一种方式。
罗宾逊直升机飞行员经常将其作为训练的一部分，步骤如下：
- 飞行员必须首先意识到发动机已经停止工作，然后立即通过降低总距并进入自转下降来开始自转机动。
- 为了到达安全着陆区，飞行员必须设置稳定的下降率并在转弯时保持旋翼速度稳定。
- 在下降过程中，飞行员应密切注意空速和旋翼转速，并使用循环俯仰控制根据需要进行更改，同时保持对飞机的控制。
- 当直升机接近地面时，飞行员应将其转向侧面以软化着陆并减慢其下降速度。
无人机中的自转
Autorotation 不仅适用于全尺寸直升机，也适用于遥控直升机和无人机。
自转背后的想法没有改变：主旋翼转动是因为空气向上移动，而不是因为发动机转动它。
遥控直升机和无人机的自转
如果发动机熄火或电机因某种原因停止工作，大多数集体俯仰遥控 (RC) 直升机也可以自动。
为了让直升机进行自转，主旋翼轴需要能够从驱动装置或齿轮组件的其余部分中取出。
一些小型无人机可能会使用小型电动机使旋翼在自转过程中保持相同的速度旋转，而另一些则可能仅依靠空气力使旋翼保持相同的速度旋转。
对于遥控直升机和无人机来说，自旋着陆成功的关键是保持旋翼转速恒定，利用俯仰、周期和集体控制来控制飞行器的下降和前进速度。
对于遥控直升机和无人机，自转着陆的最佳方法是在安全、空旷的地方练习，远离人、建筑物和其他障碍物，随着技巧的提高逐渐增加机动动作的难度。
此外，重要的是要保持飞机的良好状态并进行定期维护和检查以确保其正常运行。飞行员应遵守有关如何操作遥控飞机的所有法律和规则。
UAV Navigation 制造的 VECTOR 自动驾驶仪是少数可以自行完全旋转的自动驾驶仪之一。
为了擅长自转，经常在安全的地方练习很重要。
成功自转着陆的关键是计时并知道何时通过向后循环命令拉平、应用正集体俯仰来减慢你的下降和前进速度，然后在着陆前用向前循环使飞机平稳着陆。
选择一个好的着陆点并以正确的角度和速度接近它也很重要。
视频和参考
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https://en.wikipedia.org/wiki/Autorotation
用例
| 用于： | 描述： |
|---|---|
| 紧急着陆 | 使用自转的最重要方式之一是当直升机的发动机在紧急情况下停止工作时。当这种情况发生时，飞行员可以开始自转，这使得直升机有可能安全滑翔到地面。此举可以挽救飞行员和机上人员的生命。 |
| 军队 | 自转对于负责军事行动的军用直升机飞行员来说是一项有用的技能。在战斗中，直升机可能需要快速降落到地面以避免被敌人火力击中。通过使用自转，飞行员可以快速安全地降落直升机。 |
| 搜寻及救援 | 直升机通常用于搜索和救援，尤其是在难以到达或偏远的地区。在这些情况下，自转可以帮助直升机安全、可控地着陆，即使是在崎岖的地形上。 |
| 农业 | 自转也可以用于农业，特别是在给农作物喷粉时。 |
| 拍摄和摄影 | 在电影和摄影行业中，直升机通常用于从上方拍摄。 |
| 电源线维护 | 有时，直升机被用来对电力线进行维护，例如修复或更换断线。自转可以帮助直升机安全准确地降落在其他任何方式都难以到达的地方。 |
结论
总而言之，自转的想法展示了工程的强大程度以及人们的创造力。
它让我们有信心乘坐直升机和其他飞机飞行，知道如果发动机停止工作，我们仍然可以安全地滑翔回到地面。
自转还告诉我们，当我们突破可能的极限时，我们可以做出惊人的事情。
从人们第一次飞行到现代航空中使用的尖端技术，工程师和飞行员一直致力于寻找新的更好的飞行方式。
当我们全神贯注时，自转只是我们可以做的令人惊奇的事情之一。
所以，下次当你抬头看到直升机在飞行时，想想自转，这是一项使这一切成为可能的工程壮举。
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