科利奧里斯效應(yīng)的最佳例子是花樣滑冰選手所作的冰上轉(zhuǎn)圈運動。在轉(zhuǎn)圈初期,選手通常將手臂伸出以保持平衡,轉(zhuǎn)動中逐漸將手臂收攏直至環(huán)抱于胸前,沒有施加任何的外力但此時的轉(zhuǎn)動速度增大,這是因為手臂的收攏改變了人體的重心位置。當轉(zhuǎn)動結(jié)束時手臂再次展出,轉(zhuǎn)動速度又逐漸減慢。
對于直升機的主槳葉,當槳葉向上揮舞時,重心向轉(zhuǎn)動軸靠攏,槳葉加速;槳葉向下?lián)]舞時重心向外移動,槳葉減速。需要注意的是科利奧里斯效應(yīng)在直升機處于過渡飛行狀態(tài)時最大,懸停時則不存在。圖 1-13顯示了槳葉在揮舞時重心位置的變化。
圖 1-13槳葉揮舞時重心的改變
4)胡克效應(yīng)(HOOKER JOINT EFFECT)當槳葉形成的轉(zhuǎn)動錐體的軸與主槳軸不再重合時,會產(chǎn)生胡克效應(yīng)。
直升機在懸停狀態(tài)時,兩個軸互相重合,進入過渡飛行狀態(tài)時,由于旋翼旋轉(zhuǎn)平面相對于主槳軸產(chǎn)生傾斜而產(chǎn)生胡克效應(yīng),也叫萬向節(jié)效應(yīng)(UNIVERSAL JOINT EFFECT)。
為保證旋翼轉(zhuǎn)速不變,前進槳葉(槳葉運動方向與氣流流動方向相反)必須加速,后退槳葉(槳葉運動方向與氣流流動方向相同)必須減速。
科利奧里斯效應(yīng)和胡克效應(yīng)在過渡飛行階段是同時存在的,實際上在飛行中兩種效應(yīng)互相作用互相抵消,槳葉在垂直關(guān)節(jié)上的水平擺動量很小,只有當飛機振動較大時反應(yīng)量才較大。
圖 1-14胡克效應(yīng)
1.3.3功率變化
本節(jié)著重闡述飛行速度增大時為保持平飛功率的變化情況。
圖 1-15給出了飛行速度與功率的曲線圖,圖中上部的直線代表最大可用功率,當扭矩 Tq、旋翼轉(zhuǎn)速 Nr、高度不變時,可用功率是恒定的,因此圖中的直線位置也將保持不變?捎霉β示的位置取決于大氣條件如大氣溫度、大氣壓力、大氣密度等。例如,在熱帶氣候條件下飛行,可用功率線比在溫帶氣候條件下更低。
圖 1-12胡克效應(yīng)最大可用功率
無地效懸停
有地效懸停
圖 1-15功率曲線變化
從曲線中可以得到以下結(jié)論:
1
)直升機在無地面效應(yīng)條件下懸停需要的功率大于在有地效條件下懸停需要的功率。
2
)當直升機從懸停狀態(tài)向直接飛行狀態(tài)轉(zhuǎn)變時,需要增加功率。在地面效應(yīng)失去時所需功率值與無地效時的相同,此時飛行速度約 15節(jié)(knots)
3
)當直升機的飛行速度大于 15節(jié)并且開始加速時,旋翼誘導(dǎo)阻力將減小,速度越大,誘導(dǎo)阻力的減小量越大,因此總阻力減小。
4)當飛行速度達到
60節(jié)時,直升機的廢阻等阻力增大,且其增加量抵消了誘導(dǎo)阻力的減小量,從而使得總阻力增大,需用功率也增加。
5
)由于阻力的大小與速度的平方成正比,因此當速度超過 80節(jié)后阻力增大的影響迅速增強,必須不斷增加功率輸出克服阻力的增大。必須指出,只要需用功率曲線在可用功率線之下,直升機可以在任何條件下飛行,包括在任何速度下爬升,但升降速度取決于剩余功率的多少。
如果在熱帶氣候條件下起飛時需用功率大于可用功率,則必須減小直升機的起飛重量或者使用滑跑起飛。
第 1.4節(jié)懸停和地面效應(yīng)
1.4.1垂直飛行
直升機的一個重要特點是具有垂直上升和下降的能力,不需要跑道起飛,而且
降落場地的限制條件也不用那么高,如海上鉆井平臺、叢林的空地等均可降落。如前所述,旋翼有效力的作用點在槳盤的中心,作用方向與葉尖旋轉(zhuǎn)平面垂直。如果所有槳葉的槳葉角同時且等量增加,每片槳葉產(chǎn)生的升力將增加,旋翼有
效力的大小將增加,當旋翼有效力增大到大于直升機的重力時,直升機將垂直上升。
通過主槳葉槳葉角的同時等量變化獲得垂直飛行被稱作變總距,駕駛員實現(xiàn)變總距的方式是通過總距桿來實現(xiàn),通常位于駕駛員位置的左側(cè),操縱遵循自然法則,即提起桿飛機上升,放下桿飛機下降。
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