双翼飞机起飞的原理（能垂直起降和悬停）

20世纪有一项极具特色的发明，它的启示来源竟然是中国的竹蜻蜓，你知道这项发明是什么吗？今天我们就来聊聊这项极大拓展飞行器类应用范围的创造--直升机。

直升机的发展起点来自于竹蜻蜓--我国古代就存在的奇特玩具：两片厚薄不均的竹片装在一根木棍上，只需双手一搓，“蜻蜓”便可飞上天。这样看似简单的飞行玩具，却和达芬奇的直升机设想草图在国际上被公认为直升机的起源。甚至，据《大英百科全书》所记载：这种玩具在达芬奇绘制设计图之前，就已经传入欧洲。即某种意义上来说，中国人早已做出了“直升机玩具”，但对此的想法止于玩具，没有对其深入的原理进行思考和应用，中国古代智慧值得我们更多地探索。

1907 年，法国 Paul Cornu 驾驶了世界上第一架由飞行员独立操控的直升机，在试飞中离地 0.3 米空中并停留 20 秒左右，看似并不成功的成绩，却迈出了人类探索直升机的第一步，宣告了直升机的诞生。

此后直升机改进过程不断推进，但在20世纪其发展领域依然主要集中在军事方面。终于到1936 年，德国福克公司制造的第一架飞机被称为第一架实用性直升机。之后直升机集合众多人的智慧和创新，在使用范围、作用、速度、寿命、材质等方面都有所完善。

但直升机为什么被称作20世纪极具特色的发明？它有别于其他飞行器的飞行原理是什么呢？要了解这个复杂的庞然大物，我们不妨先着手小而简单的竹蜻蜓的升空原理。二者本质原理其实存在很大的相似。竹蜻蜓能够升空的核心在于竹蜻蜓的叶片和水平旋转面之间有一个倾角，这意味着叶片不会是水平的，当竹蜻蜓旋转起来时，不平整的叶片将空气向下推形成强风，空气反作用向上推叶片形成升力，当升力大于竹蜻蜓本身重力时，竹蜻蜓就能飞起来。而这个倾角是可以调整的，倾角大则推力大，升力大。

而直升机飞行依靠的主要是旋翼、旋翼轴和发动机。为了更好地理解，它们大致就可以看作是竹蜻蜓的叶片、木棍和我们发力旋转竹蜻蜓的手。当发动机作用，旋翼轴高速旋转，旋翼也会高速旋转产生和空气的强大反作用力--升力，当其大于直升机重力时，直升机就能飞上天空；当需要直升机停滞在空中或降落时，只需要调整引擎减小转速，使升力与重力相平衡即可。不过，为了保持机体自身的稳定，直升机还需要尾翼存在来产生阻止机体旋转的力。但总而言之，直升机的飞行与竹蜻蜓的升空有异曲同工之妙。

由于能够垂直起降，悬停空中，还能在空中灵活转向的独特优势，直升机受到了广泛应用--旅游、救助、运输、探测、军事等方面都能看到它的身影。而其存在的噪声大、维护难度大、成本高、速度低等问题我们也在不断探索改进。

近几年关于直升机还有很多有趣的尝试：在美国马里兰大学，一群学生们研究制造出了一架太阳能“四旋翼”直升飞机，并成功飞行到空中。尽管成绩说不上理想，却可以说是直升机创新的一次伟大尝试。对直升机的动力，也有人尝试燃油和电动替代；此外甚至还有人尝试人力驱动的直升机。实际上，我们对直升机的研究和创新从未曾停止，期待未来我们还能看到直升机开发出更多的优势和应用领域。