自轉旋翼機是旋翼飛行器的一種，用途廣泛，上世紀三四十年代是曾大量使用。它是直升機機與固定翼飛機的結合體，能夠在很短的跑道上起降，它在美國國會大廈及白宮門前的草坪上完成過起降，也在美國第一艘航母上完成過起降實驗，差一點就成了艦載機.
在經歷過自己的巔峰時刻後，它逐漸能夠垂直起降的直升機的光芒掩蓋，近三十年來又獲得新的發展，重新被許多人士注意並喜愛。筆者整理了多項資料，為大家詳解自轉旋翼機的歷史、結構、機型、培訓、職業、問題及前景。
首先來了解一下自轉旋翼機（以下簡稱「自旋翼」）的歷史，自旋翼在20世紀20年代問世，它是旋翼升力原理最先的實際應用。1920年，西班牙土木工程師、飛行員、航空工程師胡安·德·拉·席爾瓦提出了自旋翼的概念。
席爾瓦在飛行器頂部安裝一個巨大橫向如同風車般的旋翼，由發動機驅動的獨立水平螺旋槳產生拉力使飛行器前進，旋翼被前進時的相對氣流吹動而自旋，從而產生升力。
1925年席爾瓦成立了自己的自旋翼公司，在接下來的10年中該公司及其授權公司生產了近500架自旋翼，在這其中最成功最知名的當屬皮特凱恩這位合作者。
美國人皮特凱恩與席爾瓦達成合作，成立了Pitcain-Cierva（皮特凱恩席爾瓦）自旋翼機公司，研製生產了多種型號的自旋翼機，如PCA-1、PCA-2型，然後使輕型的PAA-1和PAA-2型，以及後來的PA型。
從PCA-1到PA39，皮特凱恩在重量、發動機與氣動外形上進行了一系列改進，並實現了在美國國會大廈及白宮門前的草坪上完成過起降，也在美國第一艘航母上完成過起降實驗的壯舉，還獲得了美國航空學會頒發的科利爾獎。
PCA-2
「
「羅伯特·科利爾獎」是世界航空航天領域的知名獎項，原為「美國航空俱樂部獎」，於1911年設立。該獎項由美國全國航空協會每年頒發一次，用以獎勵那些在航空航天方面取得偉大成就的機構或項目
羅伯特·科利爾獎盃
創建寇蒂斯公司的寇蒂斯，萊特兄弟的弟弟，發明金屬螺旋槳的裡德，創建馬丁公司的馬丁，創建道格拉斯的道格拉斯，諾斯羅普格魯曼，霍華德休斯，波音，國際空間站都拿過這個獎。
羅伯特·科利爾曾任美國航空俱樂部主席。據記載，他是首位為個人用途而從萊特兄弟那裡購買飛機的人，他還使這種飛機第一次得到軍用訂單。為紀念他對航空業的貢獻，美國全國航空協會將這一獎項命名為「羅伯特·科利爾獎」。
」
在40年代，自旋翼逐漸讓位與可以懸停及垂直起降的直升機，但仍然有許多自旋翼機在飛行，他們堅信這種特性介於飛機與直升機之間的飛行器是有它的應用空間的。現在自旋翼機的外形有了很大的不同，繼承了自旋翼機安全、可靠、經濟、通用的特點，並找到了空中摩託、個人飛行的市場定位。
現在自旋翼機與傳統自旋翼機有很大的不同，為了加以區分名稱也用autogyro或gyroplane來替代之前gyrocopter的叫法。基本結構包括：機身、旋翼、尾翼、起落裝置、動力裝置、座艙儀表。
自旋翼的基本結構
機身的主要功能是為其他部件提供安裝結構，常見的材料是金屬材料和複合材料，可以是焊接或者螺栓連結，也可以採用搭配組合的方式來實現。
旋翼的主要功能是提供必須的升力及控制能力。常見的結構是帶槳轂傾斜控制的翹翹板式旋翼，也就是兩片槳葉剛性的連接在一起，當一片槳葉向上運動時，另一片槳葉向下運動。
尾翼由垂直和水平尾翼組成，主要功能是提供穩定性及偏轉控制。
起落裝置的功能是提供自旋翼機起飛、著陸和地面停放之用，可以吸收著陸衝擊能量，減少衝擊荷載，改善滑行性能。自旋翼一般由三個起落架，其中兩個主起落架位於重心附近的機身兩側，起主要支撐作用，另一個起落架在機頭或機尾。
動力裝置為自旋翼機提供前進的動力，由發動機、燃料系統以及導管、附件儀表等組成。在地面，動力裝置提供旋翼預旋的動力；飛行時，動力裝置部位旋翼系統提供動力。
座艙儀表是提供給飛行員觀察和判斷飛行狀態，以做出正確的操作控制。一般包括發動機儀表（如轉速表、油壓表等）、氣動儀表（如空速表、升降速度表等）、電子儀表（如地坪儀、導航儀）等。不同的自旋翼機根據結構複雜程度不同選裝不同配置的儀表。
自旋翼機因為安裝了相比自己機身還要大的旋翼，外表看起來很像直升機，它與直升機相同的地方是都以旋翼作為主要的升力裝置，但驅動旋翼轉動的動力來源不同。
自轉旋翼機在起飛時需要在地面上滑跑，所需拉力來自機身後部的螺旋槳的推理，由迎面吹來的風驅使旋翼轉動，但不像風車那樣旋轉，而是逆轉。起飛時，自旋翼的槳盤向後傾，而不像直升機那樣向前傾。
自旋翼的核心部件是發動機與螺旋槳組及一副自轉旋翼，旋翼無傳動機構、無變矩機構，也沒有反扭矩問題，所以它比直升機簡單得多，因而空重比小，而且操縱也更簡單。這些特點是的自旋翼再製造、維護和使用方面更為簡易方便，可靠性也更高，同時也大大降低了造價和使用成本。
全球範圍內生產製造自旋翼機的廠商有很多，其中尤以歐洲的三家最具代表性：
（1）Autogyro-德國
AutoGyro公司在十年的時間內發展成了世界上最大的自轉旋翼機的生產廠家，並且在40多個國家擁有銷售夥伴。Autogyro主要有MTO、Calidus、Cavalon三個系列的產品，MTOsport已經銷售出了1000多架，是有史以來最成功的一款旋翼機。
三個系列的產品除了布局與機艙外使用的材料也有所不同。MTO使用的是鋼架結構加整流罩的設計，MTOsport可以不用塑料材料就能飛行（這款新的機型系列叫做MTOfree）。Calidus的機艙在防火牆之前是用承力的塑料材料製作的，除此之外桅杆、發動機支架和起落架支點都是鋼材結構。Cavalon則幾乎全部是用複合材料製成的，餘下的一些不多的金屬構件，比如說尾翼託架，都是插在合成材料裡面的。
MTOSport 2017
Calidus
Cavalon
Autogyro公司宣傳片
（2）ELA-西班牙
ELA航空公司是西班牙最重要的輕型航空器製造商，成立於1996年，一直專注設計、開發、製造自旋翼機。ELA自旋翼機的安全與舒適在世界範圍內都得到了認可。
駕駛ELA非常的簡單、輕巧、精準，它將帶給你一種奇妙的自由感和巨大的快樂感!在埃拉斯你可以利用美妙的散步或一種極端的活動，給你一種不一樣的腎上腺素!
ELA Eclipse10
ELA 07
ELA 09
（3）Magni-義大利
「基本上今天所有的縱列雙座型號都是從Tervanaiki和Magni發展而來的。」
-AutoGyro總裁 Otmar Birkner先生
義大利Magni公司是世界著名旋翼機生產廠家，由全球大名鼎鼎的阿古斯塔（AGUSTA）直升機公司總工程師創建，因此Magni旋翼機吸收了AGUSTA直升機旋翼葉片的精髓。其旋翼片為全複合材料，在飛行中幾乎感覺不到震動，預旋也極為出色，地面預旋可以輕鬆超過300轉/分。
亞洲首架Magni M16旋翼機在烏魯木齊亞洲地理中心機場飛行測試，該機場海拔1350米，Magni M16旋翼機起、降、飛行各項性能均表現優異。
Magni M-22旋翼機是一款輕型家用飛行器，擁有獨特的便利性和靈活性。M-22旋翼機使用頂部的大型旋翼產生升力，升空後則使用後部的螺旋槳提供前進動力，搭載這種動力系統的m-22最大飛行高度可達13000英尺。
M-16 Tandem Trainer
M-22 Voyager
M-24 Orion
我國也有多家企業及院校從事自旋翼機的組裝、研發與製造，其中已經進入適航認證程序的有如下幾家：
（1）三和航空
河南三和航空工業有限公司自主研發的「太陽之鷹」自旋翼機，設計上借鑑了國外理念，是我國第一款真正的國產自旋翼機。首次在旋翼頂部加裝了整機降落傘，旋翼在高速旋轉時降落傘系統不會跟著旋轉頭旋轉，並能保持自身系統的獨立和穩定性，在緊急情況下飛行員可以迅速打開設在座艙內的降落傘緊急觸發手柄啟動彈射裝置開傘安全降落。三和航空拿到特許飛行表演證，尚未拿到適航證和產品生產許可證。
太陽之鷹
（2）天啟通宇
河北天啟通宇航空器材料科技發展有限公司，坐落於河北省高碑店市，主要從事以自旋翼機和無人機為主的航空器研發生產。工廠裝備又多種大型先進設備，包括熱壓罐、工業CT、3D印表機、關節臂、機加設備、探傷等。天啟通宇全資收購了法國DTA，獲取了其全部的智慧財產權，經過兩年的落地消化，於今年推出國內全部自主智慧財產權自轉旋翼機「瑞歐（J-RO）」，並開始了國內的適航工作。
瑞歐（J-RO）
（3）湘晨飛機
湖南湘晨飛機工業有限公司是民營私人飛機製造商，位於湖南郴州出口加工區。該公司從國內外聘請了20多名專業人才，開展對旋翼機、輕型運動類飛機的研發設計、適航認證，規劃投資過億元籌建通用飛機製造工廠、建設年產銷300架輕型飛機標準化裝配製造基地，搶佔國內國際市場。公司目前自主研發的XY-100和XY-200兩款兩座的自轉旋翼機已獲得民航局受理，有望獲得全國首款自轉旋翼機型號合格證。
XY-100
除此之外，（4）陝西寶雞通航研發製造的獵鷹旋翼機專為軍方、警方提供，其不需要專業機組人員、機場、跑道；可在鄉間小路、草地、山坡等只要有一小塊空地，都可以起飛；還能在雪地上、沙漠中起降，尤其適宜在地形地貌複雜的高原、林區、邊境、山區、海域上空巡邏。在突發事件處理、災情勘察、抗震救災、森林防火、醫療救護、空中巡視交通流量觀察疏導等許多方面獵鷹旋翼機大有用武之地。由於屬於國家航空器，其機型尚未適航認證，培訓的飛行員業務民航執照。
獵鷹
主機廠很多，但發動機供應商卻很少，最有名氣的當屬奧地利的輕型航空器發動機製造商－Rotax，全世界80%的超輕型航空Rotax的航空發動機。1920年，Rotax成立於德國德勒斯登，1943年搬到奧地利維爾斯，1970年被龐巴迪收購，2003年總公司更名為BRP（Bombardier Recreational Products Inc.）。 現在Rotax的總部位於奧地利Gunskirchen。
輕型航空器使用是活塞發動機，其基本結構與汽車、摩託車發動機沒有區別。但地面工況和空中有很大區別，而且航空器在天上飛可靠性非常重要，所以航空活塞發動機的自重比、體積、可靠性是設計之重。其他的發動機牌子還有嘉寶、limbach、hirth等，在國內同樣是使用Rotax的較多，主機和配件也都好採購。Rotax應用在自旋翼機上的發動機主要有如下幾款：
Rotax 912 UL／A／F
Rotax 912 ULS／S
Rotax 912 iS／iSC Sport
Rotax 914 UL／F
Rotax 915 IS／ISC
功率
80hp
100hp
100hp
115hp
135hp
特點
1、四缸 四衝程 缸頭水冷缸體風冷 水平對置
1、四缸 四衝程 缸頭水冷缸體風冷 水平對置
1、四缸 四衝程 缸頭水冷缸體風冷 水平對置
1、四缸 四衝程 缸頭水冷缸體風冷 水平對置
1、四缸 四衝程 缸頭水冷缸體風冷 水平對置
2、幹槽式壓力潤滑，配有獨立滑油箱
2、幹槽式壓力潤滑，配有獨立滑油箱
2、幹槽式壓力潤滑，配有獨立滑油箱
2、幹槽式壓力潤滑，配有獨立滑油箱
2、幹槽式壓力潤滑，配有獨立滑油箱
3、液壓挺住自動調整氣門間隙
3、液壓挺住自動調整氣門間隙
3、液壓挺住自動調整氣門間隙
3、液壓挺住自動調整氣門間隙
3、液壓挺住自動調整氣門間隙
4、雙化油器
4、雙化油器
4、雙迴路電子燃油噴射
4、雙迴路電子燃油噴射
4、雙迴路電子燃油噴射
5、機械燃油泵
5、機械燃油泵
5、發動機管理系統
5、發動機管理系統
5、發動機管理系統
6、雙電子點火系統
6、雙電子點火系統
6、電啟動
6、電啟動
6、電啟動
7、電啟動
7、電啟動
7、螺旋槳減速齒輪
7、螺旋槳減速齒輪
7、螺旋槳減速齒輪
8、螺旋槳減速齒輪
8、螺旋槳減速齒輪
8、空氣進氣系統
8、空氣進排氣系統
8、空氣進氣系統
9、空氣進氣系統
9、發動機安裝架組件
9、渦輪增壓和中冷器
10、渦輪增壓
10、TBO：2000小時
11、廢氣活門自動控制
11、最大使用高度：700米
912iS
914
915
在我國企業中，重慶宗申航空發動機製造有限公司正在與中國航天空氣動力技術研究院、北京航空航天大學、中航工業成都飛機設計研究所、中航工業直升機設計研究所及西北大學展開深度合作，研發輕型航空器發動機，現在產品尚不成熟，未來會推出能夠滿足中國通航市場需求的產品。
自旋翼的用途由很多，如傳統的空中巡查、空中拍攝、空中觀光、農藥噴灑等，在民用用途外增裝武器還可以成為一種空對地的打擊武器，或敵後滲透的特戰工具。可以說除了懸停外，自旋翼可以做到直升機所能做到的所有事情，具有很大的發展潛力。
其最大的魅力就在於能夠讓更多數人實現自駕遨遊天際的夢想。對於普通人來說並不需要過剩的性能，只要能夠自己控制飛翔與天空之中就已經能夠體驗到飛行的美妙與無限的自由。
自旋翼機問世已近100年，在我國發展的歷史不長，到2013年時，中國民航相關法規規定輕型自轉旋翼機定為運動類航空器，由中國民航、國家體育總局航管中心共同管理，明確了自轉旋翼機駕駛員、機務人員培訓單位由國家體育總局航管中心負責審定管理。根據CCAR-61部《民用航空器駕駛員合格審定規則》規定，自旋翼機屬於運動駕駛原執照，申請人需滿足如下要求即可獲取執照：
年滿17周歲
5年內無犯罪記錄
能正確聽說讀寫漢語，無影響交流的口音或口吃
具有初中及以上文化程度
通過局方要求的體檢
完成了理論學習，並得到理論教員的考試許可
通過理論考試
完成不少於40小時的飛行訓練
通過飛行考試
自旋翼機、單發飛機、直升機的理論課程與飛行課程
自轉旋翼機
單發飛機
直升機
執照類別
運動執照
私用執照
私用執照
理論學習科目
航空法規
自轉旋翼一般知識
飛機的一般知識
直升機的一般知識
飛行性能、計劃和裝載
人的行為能力
氣象學
領航
操作程序
飛行原理
無線電通話
飛行技能科目
1、威脅和差錯的識別和管理
1、威脅和差錯的識別和管理
1、飛行前操作
2、飛行前操作
2、飛行前操作
2、機場和起落航線的運行，包括防撞措施、空中交通管制程序和無線電通信程序
3、機場和起落航線的運行，包括在管制機場操作、無線電通信、防撞措施及避免尾流顛簸
3、機場和起落航線的運行，包括無線電通信、防撞措施及避免尾流顛簸
3、參照外部目視參考的機動飛行
4、參照外部目視參考的機動飛行
4、懸停、空中飛移和參照外部目視參考的機動飛行
4、臨界小速度飛行，對小速度大下降率狀態的判斷和改出
5、臨界小速度飛行，判斷並改出從直線飛行和從轉彎中進入的臨界失速及失速
5、從渦環的初始階段中改出，在發動機轉速正常範圍捏從低旋翼轉速改出的技術
6、臨界大速度飛行，急盤旋下降的識別和改出
7、正常及側風起飛、著陸和復飛
6、起飛、著陸和復飛，包括正常、有風和傾斜地面的起飛和著陸
8、最大性能起飛，短跑道著陸
7、以所需最小動力起飛和著陸，最大性能起飛和著陸，受限制區域內的運行，快速減速
9、僅參照儀表飛行，包括完成180度水平轉彎
5、使用地標領航、推測領航和無線電導航設備的專場飛行
10、使用地標領航、推測領航和無線電導航設備的轉場飛行
8、使用地標領航、推測領航和無線電導航設備的轉場飛行
11、夜間飛行，包括起飛、著陸和目視飛行規則航行
9、夜間飛行，包括起飛、著陸和目視飛行規則航行
6、應急程序，包括最大性能起飛和著陸
12、應急操作，包括模擬的航空器系統和設備故障
10、模擬的應急程序，包括航空和設備故障
13、按照空中交通管制程序、無線電通信程序和用語飛往管制機場著陸、飛越管制機場和從管制機場起飛
11、按照空中交通管制程序、無線電通信程序和用語飛往管制機場著陸、飛越管制機場和從管制機場起飛
自旋翼機的飛行科目相比單發飛機、直升機要少很多，培訓難度與汽車相近，理論應是既簡單又便宜，但實際情況是在國內學習自旋翼機的駕駛既不簡單也不便宜。
目前國內有資質的培訓機構只有兩家：
1、山東齊翔通用航空公司，在2014年具備自旋翼駕照培訓資質，主運行基地；山東萊蕪雪野湖機場。教學自轉旋翼機MTOsport 5架，飛行教員2人。
2、山西大同雲之翼航空俱樂部有限公司，在2016年具備自旋翼駕照培訓資質，主運行基地；大同東王莊機場。教學自轉旋翼機Calidus兩架，飛行教員1人。
自2014年至今培訓辦理證照自轉旋翼機飛行員共計68人，申請待批准的單位還有幾家。
以MTOsport為例，裸機價格70萬起，辦理證照後落地價超過90萬。使用95號汽油，小時油耗17L，再加上教員成本、機務成本、大修儲備金、託管費、折舊費等諸多成本，理論上每小時運營成本不到1000元。
但是自旋翼執照的培訓的市場報價高達15萬元。已經接近飛機與直升機私照培訓在16萬～25萬之間的費用（註：機型不同地域不同產生的價格差異）。
致使培訓費用如此高昂的原因主要有四點：
首先，培訓機型太少，通過中國民航局適航認證只有MTOsport與Calidus，都是前後座艙布局，採購成本昂貴，並不適合作為培訓機型。
其次，兩家航校所處的城市位置太偏，不是經濟最發達的地區，導致培訓的連續性不夠，航空器閒置期長，費用必然也轉嫁到學員頭上。
第三，自旋翼機開展較晚，我國現在能夠勝任培訓工作的教員數量非常的少。
最後，能夠花一個月時間在外學習的人員大多是作為職業發展的，而非自娛飛行，由於自旋翼飛行監管難度大，很多自娛飛行者選擇無照黑飛。
機型少、教員少、學員少是現在的現狀，行業發展初期面對諸多問題也很正常。相信只要解決適航機型少這個大難題，能有多種檔次、適合不同任務類型的自旋翼機供選擇，以我國企業的靈活創新力必定能夠快速發展起來。
駕駛自旋翼不僅可以滿足自娛飛行，還可以走向職業路線。按照CCAR-61部的規定，獲取自旋翼執照後，只要駕駛員具有不少於35小時的飛行經歷，其中20小時作為本類別和級別航空器的飛行經歷時間，就可以從事以取酬為目的經營性飛行並擔任機長，但不得從事商業航空運輸運行。
以直升機及固定翼為主的空中觀光產品價格昂貴，使得空中遊覽看上去很美，卻只有少數客戶買單，難以成為大眾消費品。自轉旋翼機飛行成本低、場地要求低、噪音小執飛空中體驗，可以將多數人帶上藍天俯瞰大好河山。
直升機與固定翼空中觀光價格
擁有150小時的飛行經歷並滿足其他條件後，還可以申請成為駕駛教員。當然還是需要經過一系列的課程培訓，通過考試後即擁有培訓新手的資格。此時的教員等級為基礎教員，完成教學飛行200小時以上，又可獲得申請成為授權教員的資格，即培訓教員的教員。
自旋翼機水上起飛觀光應用
自旋翼機雪上起飛娛樂應用
自旋翼機農噴應用
最後，我們可以想像一下未來。
眾所周知，我國社會的主要矛盾發生變化，已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾。作為基礎產業的農業與工業，在現有基礎上還會進一步發展。農業為了實現現代化，會進入土地大規模集中經營；工業正處於自動化與半信息化之間，未來會實現兩化融合。這樣第一產業第二產業同時升級會導致大量勞動者會遷徙到第三產業，甚至會催生第四產業（信息產業）等，旅遊業作為第三產業的一部分也會迎來暴漲期。
隨著汽車終端的進程，交通工具駕駛的娛樂逐漸喪失，而對空間探索的又是人類的本能，未來越野穿越、娛樂競速、水面水下運動、空中休閒定會成為城市中必然熱門的娛樂項目。
自轉旋翼機介於飛機和直升機之間，具有獨特的優點：
與飛機相比，它只要有十幾米至幾十米的平坦路面即可起落，而且操縱靈活、無動力下滑能力強，飛行中不會時速，起飛和著陸的速度很低，容易保證起落的安全；
與直升機相比，它的結構簡單，空機重量輕，廉價，操縱簡單、易學易用，噪音小；
與汽車相比，它的速度更快、性能更靈活，並且解鎖了全新的空間，不受道路限制，又可以伸手觸摸藍天。
自旋翼機在我國的發展雖有如上諸多問題要面對，但市場的勢能正在悄悄的積累。儘快做好頂層設計，設立試點，實踐驗證是當務之急，因為「中國速度」已經成為了世界名片。
駕駛自旋翼環遊冰島
本文將刊登於《中國通航博覽》2017年12月刊
參考文章
1、王煥瑾、高正《自轉旋翼機的歷史、特點和優勢》
2、刑強博士《差點成為艦載機：自轉旋翼機的巔峰時刻》
3、作者未知《自轉旋翼機的基本結構和原理》
4、CCAR-61部《民用航空器駕駛員合格審定規則》