圖 1-4是對(duì)第一種理論的描述,圖 1-5是對(duì)第二種理論的描述,我們不想對(duì)這兩種理論的對(duì)錯(cuò)進(jìn)行評(píng)判,從某種意義上來說,升力的產(chǎn)生也許是上述兩種理論的共同作用的結(jié)果。
氣流
圖 1-4伯努利原理解釋升力的產(chǎn)生圖 1-5牛頓第三定律原理解釋升力的產(chǎn)生升力大小的計(jì)算通過下面的公式來進(jìn)行:
L=.ClρV2S
其中:
L:升力 Cl:升力系數(shù) ρ:空氣密度
V:氣流速度 S:翼型面積升力系數(shù) Cl是指在給定狀態(tài)下翼型能夠產(chǎn)生升力的能力,升力系數(shù)的大小主要
取決于翼型橫截面的形狀?諝饷芏 ρ的測(cè)量單位是國(guó)際單位公斤 /米2(Kg/cm2),用希臘字母 ρ表示。在公式中氣流速度 V是以平方的形式出現(xiàn),也就是說,如果其他因素保持不變,
升力的大小將隨著速度的平方比而變化。面積 S是指翼型的表面積,對(duì)于直升機(jī)槳葉來說它將是一個(gè)常數(shù)。
1.2.2直升機(jī)翼型的選擇
1 翼型升力是由翼型產(chǎn)生的,翼型可以有不同的形狀和尺寸,但產(chǎn)生升力的原理是一樣的,且翼型都有彎曲的表面和逐漸收斂的后緣。直升機(jī)主槳葉最常采用的翼型是對(duì)稱翼型,這種翼型的特點(diǎn)是上下兩部分完全對(duì)稱,選擇用這樣翼型的原因在后面討論。
在進(jìn)一步討論之前,有必要介紹一些專用術(shù)語(yǔ)。翼型彎曲的程度叫翼型的彎度,所謂大彎度翼型是指一個(gè)翼型的上表面的彎曲程度遠(yuǎn)大于下表面的彎曲程度。
相對(duì)氣流是指作用在翼型上的所有產(chǎn)生升力的氣流的總和。在受力分析圖中相對(duì)氣流通常以矢量的形式來表示,也就是說,它既有大小,也有方向。
圖 1-6和圖 1-7分別為非對(duì)稱翼型和對(duì)稱翼型。
圖 1-6非對(duì)稱翼型圖 1-7對(duì)稱翼型
2直升機(jī)槳葉翼型的選擇
比較常用的直升機(jī)槳葉翼型是對(duì)稱翼型,這種翼型具有高升阻比的特點(diǎn),即在允許的速度范圍內(nèi)從翼根到翼尖能夠產(chǎn)生較大的升力,同時(shí)阻力較小。
但選擇對(duì)稱翼型的主要理由是它具有穩(wěn)定的壓力中心。壓力中心是指升力在翼型弦線上的作用點(diǎn),在固定翼飛機(jī)機(jī)翼的翼型上,隨著攻角的變化,壓力中心沿著弦線移動(dòng),這對(duì)于固定翼飛機(jī)來說問題不大,因?yàn)樗奈惨砜商峁┛v向穩(wěn)定性。而對(duì)于直升機(jī)的主槳葉來說則是不可接受的,因?yàn)樵谥鄙龣C(jī)上槳葉的攻角在飛行中是在不停地變化的,壓力中心的不停移動(dòng)將引起槳葉的扭轉(zhuǎn)而使槳葉應(yīng)力增加,同時(shí)給飛行員帶來額外的操縱要求。
對(duì)稱翼型的壓力中心的作用點(diǎn)與弦線的重心和變距軸基本重合,因此隨著攻角的變化壓力中心作用點(diǎn)位置保持基本不變,這樣可以減輕飛行員的操縱負(fù)擔(dān)。
隨著迎角增大,壓力中心向前移動(dòng)。
1.2.3主旋翼
1主旋翼
當(dāng)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),每片槳葉都將產(chǎn)生升力,為了畫受力圖和受力分析的方便,我們把每片槳葉產(chǎn)生的升力合成為一個(gè)力,這個(gè)力作用在槳葉葉尖旋轉(zhuǎn)平面的中心,且垂直于這個(gè)平面 ,這個(gè)力叫做旋翼有效力,也叫旋翼總空氣動(dòng)力。
圖 1-9中的主槳葉形成一個(gè)倒錐體,槳葉與槳轂旋轉(zhuǎn)平面之間的夾角叫做錐體角,它的定義是槳葉的展向中心線與槳葉葉尖平面之間的夾角。
圖 1-8旋翼有效力
錐體角的大小在任何給定狀態(tài)下與下列三個(gè)因素有關(guān):
1
)升力:升力越大,錐體角越大
2
)離心力:槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)速度越大,槳葉產(chǎn)生的離心力越大,槳葉將越遠(yuǎn)離槳轂,因此錐體角越小
3
)直升機(jī)重量:重量越大,槳葉必須產(chǎn)生越大的升力,因此重量的增加將增加錐體角
升力錐體角
葉尖旋轉(zhuǎn)平面
離心力
重力
圖 1-9旋翼錐體角實(shí)際上,在飛行中,直升機(jī)的重量在短時(shí)間里不會(huì)有明顯的改變,因此對(duì)錐體角的影響不會(huì)明顯。主槳葉是一個(gè)巨大的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量體,在實(shí)際飛行中其轉(zhuǎn)動(dòng)速度基本保持不變,因此槳葉產(chǎn)生的離心力在整個(gè)飛行中也基本保持不變。因此在飛行中只有升力是一個(gè)可變因素影響錐體角的大小,在不同的飛行狀態(tài)下,要想保持旋翼轉(zhuǎn)速不變,改變發(fā)動(dòng)機(jī)的功率必然會(huì)引起旋翼有效力的變化。
|