竹蜻蜓是我國民間的一種古老玩具,距今已有2000多年的歷史。當我們快速轉動竹蜻蜓的竹竿,并松手時,竹蜻蜓會自行旋轉,飛向天空。隨后這種玩具被傳入歐洲,一些科學家從竹蜻蜓飛行原理中大受啟發,最終由美國人伊戈爾·西科斯基研制出了第一架真正實用的直升機。
直升機的優點很多,其中一個最主要的特點就是垂直起飛。直升機垂直起飛的奧秘在于它的旋翼。當直升機在地面處于停放狀態時,旋翼槳葉因重力的作用會呈自然下垂狀態。當直升機引擎啟動,帶動旋翼不斷旋轉,槳葉上方的空氣流過其表面,流速變快,形成較小的壓力;槳葉下方的空氣流過其表面時,流速變慢,形成較大的壓力。這樣一來,槳葉的上下就形成了一個比較明顯的壓力差,壓力差致使槳葉上方產生一個向上的拉力,當拉力大于直升機自重,直升機就上升,小于直升機自重,直升機就下降,剛好相等,直升機就懸停。
但是,牛頓第三定律告訴我們:相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。所以當直升機的旋翼旋轉時,勢必會對直升機產生一個反作用力矩,直升機機體會“不由自主”地旋轉。
為此,設計者絞盡腦汁,想出了很多控制反作用力矩的方法,比如在直升機上安裝兩個大小相等,而旋轉方向相反的旋翼來抵消相互之間的反作用力矩。或者,通過在機尾安裝一個垂直旋轉的小旋翼,專業術語稱之為尾槳,通過尾槳產生“拉”或“推”的方式來抵消反作用力矩,同時,通過控制尾槳產生的“拉力”或“推力”的大小,能夠達到讓直升機偏轉的目的,從而實現控制直升機的轉向。
隨著科技的進步,未來的直升機用途會越來越廣泛,如緊急救援、快速搜捕、處置突發事件等,這將為社會發展提供更為便利、快捷的服務。
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