第 1.8節(jié)相位角和陀螺進動
1.8.1相位滯后
當(dāng)在直升機的槳葉上施加一個變距的外力時，將引起槳葉的揮舞，但揮舞沿旋翼的轉(zhuǎn)動方向滯后 90°。
對這種現(xiàn)象解釋的理論有很多種，但最普遍的一種理論認(rèn)為，直升機主槳葉在飛行中是一個轉(zhuǎn)動的物體，具有陀螺的進動性。陀螺進動性原理指出，當(dāng)一個外力沿切線作用到一個轉(zhuǎn)動中的陀螺上時，陀螺的旋轉(zhuǎn)平面將傾斜，傾斜的最大位移量則發(fā)生在沿陀螺轉(zhuǎn)動方向 90°滯后的點上。
另一種理論稱為慣性原理，即當(dāng)變距力作用到槳葉上時，由于槳葉的慣性，槳葉不會馬上對作用力作出反應(yīng)而使槳葉揮舞，也就是說，產(chǎn)生的升力在使槳葉揮舞前首先必須克服槳葉的慣性，此時槳葉已經(jīng)轉(zhuǎn)動了四分之一圓周，所以變距力的作用的效果將沿轉(zhuǎn)動方向滯后 90°。
在進一步學(xué)習(xí)之前，我們要求大家先接受以下陳述：陳述 A：直升機懸停時，由于總距桿的位置，主槳葉已經(jīng)有一定的預(yù)置基準(zhǔn)槳葉角，
提起或放下總距桿，槳葉的槳葉角將增大或減小，直升機將上升或下降。陳述 B：當(dāng)周期變距桿移動時，某一片槳葉的槳葉角將大于基準(zhǔn)槳葉角，槳葉將開
始向上揮舞，而且只要槳葉角大于基準(zhǔn)槳葉角，將繼續(xù)向上揮舞。陳述 C：當(dāng)周期變距桿移動時，某一片槳葉的槳葉角將小于基準(zhǔn)槳葉角，該槳葉將
開始向下?lián)]舞，而且只要槳葉角小于基準(zhǔn)槳葉角，將繼續(xù)向下?lián)]舞。陳述 D：向上或向下?lián)]舞的速率隨著槳葉角增大或減小而增加。陳述 E：如果槳葉不揮舞，說明槳葉角必定等于基準(zhǔn)角。
為便于理解，對旋轉(zhuǎn)平面規(guī)定一些識別點，如圖 1-33所示，假設(shè)旋轉(zhuǎn)平面向左運動，旋轉(zhuǎn)方向從上往下看是逆時針方向，則旋轉(zhuǎn)平面的最前點為 0°，按轉(zhuǎn)動方向其他點依次為 90°、180°、270°。
機頭方向

圖 1-33方位角的確定
將這些點如圖 1-34標(biāo)在水平軸上，從這個圖上可以看出槳葉角及與槳葉角有關(guān)的槳葉的揮舞情況在轉(zhuǎn)動中發(fā)生的變化，中間的橫線代表基準(zhǔn)槳葉角和基準(zhǔn)槳葉位置，上面的橫線代表最大槳葉角和揮舞量，下面的橫線代表最小槳葉角和揮舞量。
前面講到，基準(zhǔn)槳葉角取決于總距桿的位置，最大和最小槳葉角取決于周期變距桿的移動量。假設(shè)基準(zhǔn)槳葉角是 12°，最大槳葉角是 18°，最小槳葉角是 6°，即總距桿在 12°的位置，周期變距桿向前移動時，槳葉角可以從基準(zhǔn)的 12°在轉(zhuǎn)動四分之一圈增加到 18°，在隨后的四分之一圈又減小到 12°，在第三個四分之一圈減小到最小的 6°，在最后的四分之一圈又增大到 12°。

圖 1-34揮舞量變化曲線
現(xiàn)在討論槳葉的揮舞量，如圖 1-34，我們知道在直升機前飛時，槳葉的最低揮舞點（或者叫向下?lián)]舞的最大量）應(yīng)該在 0°，槳葉的最高揮舞點（或者叫向上揮舞的最大量）在 180°。由于槳葉的揮舞在轉(zhuǎn)動過程中不存在突然的變化，因此將這些點用曲線連接起來得到了揮舞量的變化曲線。曲線的斜率代表揮舞的速率。
用同樣的曲線討論槳葉角的變化量，根據(jù)前面提到的陳述 E，如果槳葉不揮舞，槳葉角必定等于基準(zhǔn)角，按圖 1-34說明有三個點槳葉不揮舞，即 0°（兩端）和 180 °。先看 0°點，槳葉已完成了向下?lián)]舞，但還沒有開始向上揮舞，在 180°點，槳葉已完成了向上揮舞，但沒開始向下?lián)]舞，如果我們接受陳述 E，我們應(yīng)認(rèn)為在這三個點槳葉角應(yīng)等于基準(zhǔn)槳葉角 12°。