民间高手自制共轴直升机！无变矩能力简易直升机#共轴直升机 #直升机#科技改变生活 #科技#飞机

自制直升机的建造历程与经验总结

项目起源

五年前，受20年前当地一位自制直升机案例的启发，决定利用自身工程知识挑战建造直升机，旨在将理论与实践结合，实现自制飞行器的目标。

研究阶段：从灵感到方案

初期探索与资源获取

• 前辈经验：拜访20年前自制直升机的前辈，获取知识和书籍，为项目奠定早期理论基础。
• 视频与案例参考：通过YouTube视频了解关键设计，如Schoffman直升机的同轴旋翼配置（使用超轻型螺旋桨替代旋翼叶片）、No Long同轴直升机（由两位有汽车背景的普通人在车库建造，无复杂万向节盘，飞行性能良好），确定同轴旋翼为主要方向。
• 实地观察：参观Westland Super Mayor直升机博物馆，观察真机结构，虽无法测量但直观了解部件组装方式，增强设计信心。

数据对比与参数分析

• 核心参数收集：整理现有直升机的关键数据（发动机马力、旋翼长度、叶尖速度、最大起飞重量等），对比分析以建立“可行设计模型”，尤其关注同轴旋翼案例（虽数量少，但为重要起点）。
• 信息获取挑战：网络资源对直升机设计的详细信息支持有限，相比通用学科更难获取，需综合多方碎片化信息。

设计与建造：从图纸到实物

关键系统设计

旋翼系统

• 旋翼配置：选择同轴旋翼，初期考虑螺旋桨，后经建议改用更长旋翼叶片以提升升力；翼型选择NACA 0012（优先考虑稳定性，虽部分翼型升力更优但可能引发稳定性问题）。
• 叶片设计难点：需确定叶片长度、弦长、材料及速度，核心挑战是控制弦向质量分布（需靠近25%压力中心，对应NACA W12翼型特性）；首组叶片因过重放弃（固定桨距设计下阻力过大），后优化为轻量化结构。

传动与动力系统

• 传动方案优化：原需特制反转齿轮箱（自制困难），后发现同步带“8字形”布置可实现旋翼反转，规避齿轮箱；使用Gates驱动设计软件确定皮带类型和尺寸，解决反转传动问题。
• 双旋翼轴设计：需考虑轴尺寸、材料、轴承类型及装配可行性，部分设计因无法装配而返工；主要依赖手绘图纸，辅以CAD建模单个部件并检查重量。

发动机与材料选择

• 发动机选型：选用舷外发动机（成本优势：500英镑，同功率航空发动机价格约为6倍；具备垂直曲轴，重量和功率匹配需求），唯一缺点是冷却系统设计需额外解决。
• 材料与框架：初期误用3mm壁厚管材（过重），后改为1.5mm壁厚（更合理）；框架选择管状结构（自制液压弯管机加工），采用螺栓连接（便于后期修改，焊接虽轻但存在振动疲劳风险）。

建造过程与挑战

• 建造顺序：先搭建框架（认为最快捷有趣），但反思应优先设计叶片（叶片尺寸、转速决定升力，进而影响传动比和机身重量）；框架建造中需持续检查重心平衡，避免重量分布失衡。
• 关键部件测试：部分零件制成后，通过扭矩测试验证负载能力；离合器选用RK 400离心离合器（微轻型飞机用），原钢制结构过重，改为高强度铝合金7075-T6制作新笼体和鼓体以减重。

经验与反思

挑战的积极意义

• 怀疑的正向作用：项目过程中面临自我和他人的怀疑（如“不可能成功”“不该做此类项目”），这些质疑促使反复检查工作、深化对设计的理解，最终转化为推动进步的动力。
• 轻量化与安全性平衡：飞行设备无法通过“过度工程”确保强度（需严格控制重量），需在轻量化与安全系数间精准权衡；因缺乏深度计算能力，依赖经验设计，性能非最优但目标聚焦“能飞行”。

知识积累与未来展望

• 失败的价值：即使项目未能成功飞行，过程中积累的工程知识（材料、传动、气动等）仍具重要价值。
• 未来方向：未确定后续项目（如喷气背包、飞行器等），但自制直升机的经验将为新项目提供技术基础。