摘要
对于直升机而言，悬停和低速机动是它有别于固定翼飞机的重要特点，也是它在种种特殊任务的执行中，脱颖而出的巨大优势。
本文将从理论方法开始，论述下直升机悬停性能在直升机旋翼设计中的重要影响。
在直升机的设计、研制过程中，研制、试验、试飞是最为重要的环节，在早期的直升机制造工业中，这也是最常见的直升机研发步骤，然而，由此而研制出的直升机，出现了各种各样的问题，结构上的、动力上的，不一而足。
也是由此，人们开始重视理论方法在直升机型号发展中的重要作用，如今，无论轻型、中型、重型直升机，甚至微型无人直升机的研制过程中都会把理论设计摆在第一步，毕竟，若是理论上都行不通，那么造出来的直升机也别想着飞了。
对于直升机而言，悬停和低速机动是它有别于固定翼飞机的重要特点，也是它在种种特殊任务的执行中，脱颖而出的巨大优势。
下面，我将从理论方法开始，论述下直升机悬停性能中的重点内容。
理论方法
动量理论来源于牛顿经典力学定律——力的作用是相互的，当一方给另一方施加一个力的时候，另一方也必将施加一个大小相等，方向相反的力给这一方。
这个理论很好地解释了直升机能够通过转动旋翼来获得拉力的原因——转动的旋翼切割空气，吸引空气穿过桨盘运动到旋翼下方，在这个过程中，旋翼给气流一个作用力，气流必将反馈给旋翼一个反向的作用力，当短时间内穿过的气流足够多的时候，气流反馈的作用力就足够强，便能将整个直升机拉起。
旋翼的这种能将气流牵引到下方的能力，我们一般会称之为“诱导”（Induced），由此，旋翼牵引气流穿过桨盘的速度就被称为“诱导速度”，因“诱导”气流而穿过桨盘所需用的发动机功率就被称为“诱导功率”。
因为旋翼这种诱导气流的行为从宏观上看就像流体滑过桨盘，因而动量理论又被称为滑流理论。
现在我们意识到了旋翼拉力的大小是和其诱导穿过桨盘的空气量是直接相关的，那显然可以发现，桨盘越大，只需要更小的诱导速度就能够诱导足够多的气流穿过桨盘，这也是为什么旋翼尺寸越小，越需要转得快的一个原因——它需要更大的诱导速度。
设计上的折衷
上文说了，旋翼桨盘越大，就能够轻松地诱导更多地气流，那么为什么旋翼桨叶不做得尽可能大呢？
一方面是——材料制作工艺不允许，旋翼桨叶较为细长，若半径过大，很容易断裂；
另一方面是——发动机不允许，大尺寸的旋翼更容易达到较大地扭矩，发动机无法承受。
最大桨盘载荷
上文说到了旋翼不能太大，现在说说旋翼为什么不能太小。
较小的旋翼对应着较小的桨盘面积，针对相同的拉力情况下，小面积旋翼，其桨盘平面内单位面积所需提供的拉力——这就是桨盘载荷——就比较大，这种情况下，旋翼的操纵性将会变差，此外，旋翼的自转下滑能力也会变得更差（关于自转这项内容感兴趣的可以翻阅本号之前的文章，有详细说明），也就是旋翼的安全性就会变差，因而旋翼也不能太小。
品质因子
品质因子又叫做悬停效率，它是悬停诱导功率与悬停整机需用功率的比值，通过上文说明，我们已经知道，悬停时，旋翼产生升力依赖于诱导作用，因而可以认为，诱导功率就是悬停时的“实用功率”，而其他比如型阻功率、传动损耗等都是“无效功率”，因而品质因子越大，直升机悬停效率越高。
而型阻功率意指旋翼翼型阻力带来的功率损耗，这一项往往通过选取更合适的翼型来改善。
干扰作用
且不说多旋翼直升机其多个旋翼之间的干扰，单个旋翼不同桨叶之间，其尾流也会互相干扰，这被称为——桨涡干扰。
由于悬停时，旋翼尾流不会被前飞来流吹向后方，所以其桨涡干扰现象特别显著。
桨涡干扰会影响气动性能、桨叶振动载荷以及造成巨大的噪音。为了降低桨涡干扰，现代化的直升机旋翼一般都会采用桨尖下反的设计，这样，前一片桨叶的桨尖产生的尾流就会比后一片较低，就不容易造成干扰了。
发动机功率
一般来说，一架典型直升机悬停时，需用功率是整个飞行过程中最高的，所以发动机的功率必须要能够满足悬停所需，此外，还要计入功率传递损失等问题，从能选择合适的发动机。
总的来说，直升机旋翼的设计是一项统筹兼顾的工作，除了上述的问题，材料工艺水平、动力学结构问题也是相当复杂，但这些一般都作为直升机动力学的内容来考虑，本文着重悬停性能，故而不详谈了，如有读者感兴趣，可以留言，下期可作个专题讲讲。
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