原创 百年旋翼机的复兴:自转旋翼机为何在飞行汽车时代悄然归来?
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2025-06-06 14:21:38
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早在1923年,西班牙工程师胡安·德拉切尔瓦(Juan de la Cierva)便构想出一种革命性的飞行器:它顶部拥有一副不依靠发动机驱动的旋翼来产生升力,而推力则由发动机驱动的螺旋桨提供。他将其命名为“Autogiro”,后英语化为“Autogyro”,亦常被称为“Gyroplane”(旋翼机或自转旋翼机)。对于现代人而言,自转旋翼机可能看起来与直升机颇为相似——后者在德拉切尔瓦的时代尚未问世。然而,这两者在飞行原理上实则截然不同。

自转旋翼机 vs. 直升机:原理迥异的“近亲”

直升机通过发动机驱动其主旋翼旋转,从而同时产生升力和实现机动飞行。相比之下,自转旋翼机的旋翼并非由发动机直接驱动,而是在空气流过桨叶时自然旋转(风车效应),由此产生升力。其前进的动力则依赖于一个独立的、通常位于机身后部的发动机驱动螺旋桨提供推力。

这意味着,与直升机不同,大多数自转旋翼机无法垂直起降,也不能在空中悬停(少数混合动力型号可在起降阶段为旋翼提供动力除外)。同时,由于升力主要由顶部的旋翼提供,它也不属于固定翼飞机,无需传统意义上的机翼。尽管如此,自转旋翼机却拥有令人印象深刻的短距起降(STOL)能力,部分型号甚至仅需十几米的跑道即可完成起降。

从辉煌到沉寂,再到悄然复苏

凭借其独特的飞行特性和运营灵活性,德拉切尔瓦的设计在20世纪20至30年代迅速吸引了众多投资者和实业家的目光,并成功推出了多个型号。在两次世界大战之间那个航空航天实验几乎不受约束的年代,自转旋翼机曾是一项备受瞩目的新兴技术。然而,尽管在第二次世界大战中有过一些非常有限的应用,随着直升机技术的成熟和广泛应用,自转旋翼机很快便被其“近亲”直升机所超越,无论在民用还是军用领域,都逐渐被边缘化。

战后,英国费尔雷航空公司(Fairey Aviation)曾试图通过“费尔雷旋翼客机”(Fairey Rotodyne)项目复兴自转旋翼机概念。这是一款设计载客近50人的大型旋翼机,但在20世纪60年代初,随着费尔雷公司被直升机制造商韦斯特兰公司(Westland)收购并整合,该计划最终被搁置。

尽管经历了长时间的沉寂,自转旋翼机凭借其独特魅力,始终吸引着航空航天界一小部分但忠诚度极高的拥趸。如今,随着航空航天业再次进入一个创新迸发的时代,自转旋翼机似乎正重新获得公众的青睐。其支持者盛赞其相较于直升机而言极低的运营成本、技术上的简洁性以及易于操控的特性。

现代复兴的驱动力:经济、安全与易学

自转旋翼机不仅被认为相对容易学习驾驶,其核心特征之一——旋翼自转——也使其在紧急着陆情况下具有较高的安全性。在直升机上,旋翼自转(发动机失效后利用下降气流保持旋翼旋转以进行可控降落)是一项相当复杂且需在极短时间内精确执行的应急操作;而在自转旋翼机上,旋翼自转是其默认的飞行状态,一旦发动机失去推力,旋翼会自然保持旋转提供一定的升力,为安全滑翔和着陆创造了更有利的条件。

德国的AutoGyro、意大利的Magni Gyro以及西班牙的ELA Aviación等现代自转旋翼机制造商,均报告称市场对此类飞机的兴趣正急剧上升。以Magni Gyro为例,这家位于米兰附近的家族企业在过去八年内就售出了500架旋翼机,而其销售前1000架飞机则花费了超过四十年的时间。

Magni Gyro的销售与市场经理基娅拉·库里奥尼(Chiara Curioni)向AeroTime解释道,私人航空爱好者越来越欣赏自转旋翼机的易学性及其在包括岩石区、干涸河床在内的各种复杂地形上的着陆能力。她还指出,该飞机低廉的运营成本是另一个强大的吸引力。

ELA Aviación的市场经理克里斯蒂娜·阿隆索(Cristina Alonso)也表达了类似的观点。她告诉AeroTime,为应对市场需求,该公司正计划将产量从每周一架提升至两到三架。“许多人听说过一个世纪前德拉切尔瓦和他发明的飞行器,”阿隆索说,“但大多数人并不知道如今你仍然可以买到自转旋翼机,而且学习驾驶它通常不超过15个小时。”除了推出名为Eclipse Gama 10的带封闭座舱的高端型号外,ELA Aviación的母公司还在西班牙大力投资支持旋翼机飞行的配套服务,包括机场基础设施、培训和技术服务。

性能方面,一些自转旋翼机型号的最高时速可达约200公里/小时,巡航速度通常在170-180公里/小时。在特定条件下,ELA Aviación的部分高端型号一次加油可飞行长达600公里。其零售价根据型号不同,在9万至23万欧元之间。阿隆索解释说,计入所有因素后,每小时的运营成本低于200欧元。“用一架直升机的价格,我可以给你买20架我们的旋翼机,”她补充道。

超越休闲飞行:国防与未来空中交通的新角色

尽管目前超过90%的销售面向私人用户,但ELA Aviación正积极将其旋翼机推广至其他应用领域,如航空服务和应急服务。与直升机乃至某些轻型固定翼飞机相比,旋翼机的低成本是其最强大的销售论据之一。

国防和安全部门也开始对自转旋翼机概念表现出兴趣。例如,德国AutoGyro公司已成为土耳其宪兵部队(Jandarma)的供应商,其旋翼机被用于边境巡逻等任务。该公司还与沙特一家活跃于国防和航空航天领域的Life Shield集团建立了合作伙伴关系,将在中东地区生产和分销其旋翼机。另一家着眼于沙特市场的旋翼机公司是英国的ARC Aerosystems,该公司已与当地合作伙伴签署协议,计划投资4亿美元在当地建厂。这家英国公司利用其收购的一项20世纪60年代的加拿大概念专利为基础,开发能够提供低排放、高性价比区域运输的新一代自转旋翼机。英国一家以可持续发展为首要目标的新兴航空公司Ecojet,已签署了购买20架ARC Aerosystems LINX P9型旋翼机的意向书。

在方兴未艾的“先进空中交通”(Advanced Air Mobility, AAM)时代,自转旋翼机的技术原理也找到了新的用武之地。美加合资公司Jaunt Air Mobility正将旋翼机技术融入其电动垂直起降飞行器(eVTOL)概念中,计划在加拿大魁北克省推出区域空中交通网络。

或许,近期自转旋翼机概念最引人注目的应用,莫过于其与“飞行汽车”的融合。荷兰初创公司PAL-V正在认证一款既能在陆地行驶也能在空中飞行的交通工具。它具备普通汽车的所有特征,同时拥有一副可折叠的旋翼,当你希望“起飞”时便可展开。科幻电影中期待已久的“飞行汽车”,其最终形态很可能就是一架巧妙伪装的自转旋翼机!

胡安·德拉切尔瓦的百年发明,在经历了被直升机光芒掩盖的漫长岁月后,正凭借其固有的简洁性、安全性、经济性和适应性,在21世纪对创新与可及性飞行方案的渴求中,重新焕发出勃勃生机。

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