直升機原理詳解
時間：2011-04-05 10:12來源：藍天飛行翻譯 作者：航空 點擊：次
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旋翼傾斜，造成升力的作用力軸線傾斜，由于作用力軸線不再通過重心，造成扭轉(zhuǎn)力矩，使飛機向旋翼傾斜方向滾轉(zhuǎn)，直到作用力軸線重又通過重心，恢復平衡 周期距控制不僅用來控制行進方向，還用來控制滾轉(zhuǎn)姿態(tài)。正常飛行時，旋翼的升力軸線必定通過飛機的重心，不然飛機要發(fā)生滾轉(zhuǎn)。周期距控制使旋翼傾斜的同時，升力軸線同時傾斜，偏離直升機的重心，造成滾轉(zhuǎn)力矩。飛機發(fā)生滾轉(zhuǎn)之后，飛行員的控制逐漸回中（否則就一直滾轉(zhuǎn)下去了），重心位置移動，升力軸線重又通過重心，恢復平衡，盡管這時飛機可能是歪著或前傾、后仰的。事實上，為了在中速巡航時機身保持水平，以減小平飛阻力，直升機的重心通常都在旋翼圓心稍后的地方，這樣旋翼可以自然向前傾斜一定的角度，而機身依然保持水平。但為了達到最大速度，機身應該前傾，也就是壓低機頭，這樣好最大限度地發(fā)揮發(fā)動機功率，而不至于產(chǎn)生不必要的升力，本意要向前飛得快，結果速度沒有上去多少，反而越飛越高了。同樣道理，從空中急降時，用周期距控制使機頭高高仰起，旋翼后傾，既利用增加的機身迎風面積造成的阻力減速，又利用主旋翼向前的推力分量做反推力剎車，可以極快地減速、著陸，減少在敵人火力下的暴露時間。周期距控制也使直升機的側飛、倒飛成為可能，既強化了懸停中對側風的補償能力，又極大地增強了對常規(guī)固定翼飛機來說匪夷所思的非常規(guī)機動性能。 直升機異乎尋常的起落性能提供了無數(shù)可能性，也帶來無數(shù)的問題，其中一個就是翻滾問題。在側風中垂直著陸時，機身在周期距控制下向迎風方向傾斜以保持平衡，這和側風中騎自行車要歪著身子是一樣道理。在懸停過程中，機身橫滾的支點還是在重心，但一側機輪首先接地時，機輪就變成支點，這時如果控制不當，就會“別住腳”，向外側翻滾，造成事故。為了恢復水平，如果升力軸線在著地機輪的內(nèi)側，應該降低總距（減油門），用重力使機身正確落地；如果升力軸線在著地機輪外側，那就應該增加總距（加油門），用升力來恢復水平姿態(tài)。用錯了，就會發(fā)生翻滾事故。沒有側風但是在起伏的艦船甲板上著陸，也有同樣的問題。反過來的問題是在斜坡上起飛。飛行員必須小心地尋找旋翼水平的姿態(tài)，先將一側機輪離地，機身達到水平狀態(tài)，再增加升力，使另一側機輪離地，達到升空。如果動作過急，在升力軸線還沒有垂直時就匆忙離地，即使后離地的機輪沒有拖地以造成不利滾動力矩，支點從后離地的機輪瞬時轉(zhuǎn)移到機身重心所造成的劇烈擺動，可能使飛機失控。由于側風和地面亂流的影響，旋翼水平還不一定就是正確的姿態(tài)，必須對側風和亂流進行補償，所以直升機在復雜條件下的起落需要相當?shù)募记伞?br /> 側風下垂直著陸，要防止支點突然轉(zhuǎn)移到外側機輪而引起翻滾的問題 / 斜坡上起飛，要注意不能太猛，否則重心突然從后離地的機輪向重心轉(zhuǎn)移，會造成突然而劇烈的擺動，危害飛行安全 旋翼是圓周運動，由于半徑的關系，翼尖處線速度已經(jīng)接近音速時，圓心處線速度為零！所以旋翼靠近圓周的地方產(chǎn)生最大的升力，而靠近圓心的地方只產(chǎn)生微不足道的升力。槳葉向前劃行時，槳葉和空氣的相對速度高于旋轉(zhuǎn)本身所帶來的線速度；反之，槳葉向后劃行時，槳葉和空氣的相對速度就低于旋轉(zhuǎn)本身所帶來的線速度，這樣，旋翼兩側產(chǎn)生的升力還不均勻，不做任何補償?shù)脑�，升力差可以達到 5：1。這個周期性的升力變化不僅使機身向一側傾斜，而且每片槳葉在圓周中不同方位產(chǎn)生不同的升力和阻力，周期性地對槳葉產(chǎn)生強烈的扭曲，既大大加速材料的疲勞，又引起很大的振動。所以旋翼的氣動設計可以比高性能固定翼飛機的機翼設計更為復雜。 直升機以 130 公里/小時前行，主旋翼翼尖線速度 420 公里/小時，槳葉在不同位置和氣流的相對速度是不同的，產(chǎn)生的升力也不同 / 固定槳葉的升力分布，等高線是與半翼展處產(chǎn)生的升力的比值 |
