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不對稱越嚴重，駕駛員必須進一步前移周期操縱桿來克服這種現象（前面已討論過），
一旦周期操縱桿向前移動量達到了其限動位置而沒有完全克服失速現象時，飛行速
度將無法繼續增大，因為旋轉平面將開始向后傾斜。
如果為了克服后退槳葉葉根處的失速而增大旋翼轉速，將引起另一種現象，即
前進槳葉的激波。這是因為前進槳葉葉尖處的轉動速度加上飛行速度有可能進入音
速范圍，葉尖將產生激波，從而引起前進槳葉升力的減小和嚴重的直升機振動。
圖1-26 槳葉失速區域示意圖
飛行方向
氣流
高葉尖速度
低葉尖速度
失速
壓縮激波區
轉動速度*長度
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第1.7 節渦環效應和自轉
1.7.1 渦環效應
這種現象會在直升機垂直下降且下降率較大時發生，是一種危險的現象。正常
飛行時氣流是從上至下通過主槳，而在自轉時則是從下向上通過主槳。
這種現象發生后向下的氣流將由于下降率較大而存在一個向上流動的趨勢，這
將引起如圖1-27 所示的氣流回流（渦環）的狀態，渦環效應將造成氣流分離、振動
和升力的減小。
圖1-27 渦環效應
克服渦環效應的方法有兩個，如果直升機高度足夠，駕駛員可以放低總距桿進
入自轉飛行狀態，這樣可以使所有的氣流都變成從下向上流動，只要飛機脫離了渦
流效應，再將飛機恢復到正常飛行狀態，然后再以較小的下降率下降。另一種方法
是駕駛員前推周期變距桿使飛機進入直接飛行狀態，一旦脫離了渦環效應，再提總
距桿減小下降率。
1.7.2 自轉
1 自轉
如果在飛行中發動機失效（功率完全失去），只要外界條件允許，直升機可以在
選定的場地或區域進行安全降落，且不產生硬著陸，這種飛行方式叫自轉。
在發動機失效的初始瞬間，駕駛員必須立即將總距桿放到最低槳距位置，否則
的話主槳轉速將迅速減小引起槳葉錐體角迅速增大，槳葉快速向上揮舞。這是因為
功率失去后無法克服槳葉的型阻，大槳葉角會使阻力較大，旋翼轉速會迅速下降，
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隨著旋翼轉速的迅速減小，離心力將無法再保持住理想的錐體角，錐體角將迅速增
大，造成槳葉根部應力迅速增大引起槳葉大梁彎曲甚至完全折斷。
在完全放低總距桿的同時，駕駛員還必須松開腳蹬使尾槳距減小，且操縱周期
變距桿保持約60 節的前飛速度。完成上述動作后，直升機將進入下降飛行通道且保
持一定的前飛速度。
圖1-28 中顯示在正常飛行時氣流是向下進入主槳的，而在自轉時，盡管主槳仍
然基本保持與正常飛行時一樣的前傾角度，但氣流流動方向變成了從下向上。
（a）正常飛行（b）自轉
圖1-28 正常飛行和自轉時氣流的方向
當氣流方向改變后，主槳上的空氣動力完全改變，這個改變可以保證主槳仍然
能自由轉動且提供足夠的升力和推力以滿足安全著陸的要求。
為理解空氣動力是如何改變的，必須先考慮槳葉的攻角，因為攻角決定了升力
和推力的大小和變化。
槳葉的攻角由以下因素決定：直升機的下降率；直升機的飛行速度；槳葉的轉
速；槳葉的槳葉角（安裝角）
其中的兩個因素是常數，下降率取決于總距桿的位置，飛行速度取決于周期變
距桿的位置，所有這些因素如圖1-29 用矢量“下降誘導氣流”來表示。“下降誘導
氣流”沿槳葉展向變化，從葉根至葉尖逐漸增大。由于槳葉設計制造時是扭轉下洗
的，槳葉的槳葉角從葉根至葉尖逐漸減小。
為了分析問題方便，以西科斯基的槳葉為例，槳葉的下洗扭轉角通常是7º，當
總距桿在完全放低位時，槳葉葉根處的槳葉角是8º，葉尖處的槳葉角是1º，另外在
槳葉上選擇一個點叫“理想點”，位于槳葉展向中間靠外側一點，該點的槳葉角是
4º，我們把這點叫作“理想點”是因為在這點升力/阻力比值最小。
按圖1-29（a）分析在葉根處的受力情況。
首先必須確定自轉時的相對氣流的大小和方向，相對氣流是“下降誘導氣流”
（沿槳葉翼展方向不變）和“轉動誘導氣流”的矢量和，其中“轉動誘導氣流”值
較小，是因為在葉根處槳葉的轉動速度較小。自轉相對氣流與弦線的夾角是自轉攻
角，在葉根處攻角較大，此時應該產生較大的升力，然而由于葉根處轉速較小，實
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際產生的升力并不是期望的那么大，而且實際產生的升力與相對氣流垂直并且略向
前傾斜，如果這個向前傾斜的升力沒有平衡力，將引起槳葉加速。實際上升力分量
受到槳葉型阻的制約，槳葉的型阻可引起槳葉的減速。而由于攻角較大，槳葉阻力
分量也將較大且方向與升力分量垂直。
為判斷槳葉是加速還是減速，必須將升力分量和阻力進行矢量合成，合成后的
矢量方向略向后傾斜。
升力分量和阻力的合成矢量叫做自轉力，如果這個力相對于垂直軸向后傾斜，
該力為負。將自轉力分解為垂直和水平兩個分力，其水平分力正好與槳葉轉動方向
相反，使槳葉減速。而垂直分力與重力方向相反，對直升機起一定的支撐作用。
現在分析“理想點”，如圖1-29（b）。與前面一樣，先確定相對氣流的大小和
方向。該處下降誘導氣流不變，而轉動誘導氣流增大了，合成后的相對氣流產生的
攻角與在葉根處相比較小，相對氣流的攻角和較大的轉動速度共同作用將產生比在
葉根處大得多的升力。
前面提到在“理想點”我們可以獲得最佳的升力與阻力的比值，也就是說在該
點可以產生最大的升力，同時阻力最小。因此圖中的阻力小得多。將升力分量和阻
力合成后得到自轉力，此時的自轉力為正值，即向前傾斜。此時自轉力的水平分力
與槳葉轉動方向相同，槳葉將加速。
現在再來分析在槳葉葉尖處的受力。首先仍然先確定相對氣流的大小和方向，
與前面相比，下降誘導氣流不變，由于葉尖處的轉速很大，轉動誘導氣流因而增大
很多，因此相對氣流的攻角很小，雖然該點的轉速很大，但升力分量值不會很大。
　
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