直升機(jī)原理詳解
時間：2011-04-05 10:12來源：藍(lán)天飛行翻譯 作者：航空 點擊：次
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交替雙槳可算是共軸雙槳的一個變種，從正面看，兩副旋翼的翼尖路徑（tip path plane，TPP）有交叉，會打架，但只要在算好時間差，你方唱罷我登場，不會打架的。最簡單的情況，兩副旋翼都是雙葉，也就是只有一直線的前后兩片槳葉，左旋翼的起始位置是東西向，右旋翼的位置是南北向，兩副旋翼同步反向旋轉(zhuǎn)，一個轉(zhuǎn)到東西向的時候，另一個轉(zhuǎn)到南北向，永遠(yuǎn)不會交會。交替雙槳的優(yōu)點是機(jī)械上比串列、并列和共軸雙槳簡單得多，缺點是旋翼的槳葉數(shù)也受到限制，到現(xiàn)在為止，沒有超過雙葉的，所以只適用于不超過一定尺寸的直升機(jī)。 所有雙槳布局均采用分別的總距和周期距控制，所有槳葉都有各自的“三鉸”（變距鉸、揮舞鉸、擺振鉸，或起同等作用的相應(yīng)的彈性元件）。對于共軸雙槳和交替雙槳布局來說，轉(zhuǎn)向是通過改變上下或左右旋翼的扭力來實現(xiàn)的。增加順時針旋翼的槳距，使其更能吃上勁，減少逆時針旋翼的槳距，使其吃勁小一點，就造成扭矩差，使直升機(jī)向逆時針方向偏轉(zhuǎn)，反之亦然。交替雙槳的方向控制和共軸雙槳相同。由于上下或左右旋翼的槳距增減是對稱的，共軸雙槳或交替雙槳向左右轉(zhuǎn)向的速度是一樣的。主旋翼也比尾槳更能吃上勁，所以轉(zhuǎn)向也更快捷，可以作所謂的“急轉(zhuǎn)”（snap turn）�！ τ诖泻筒⒘须p槳布局來說，轉(zhuǎn)向是通過使前后或左右旋翼在水平方向上通過周期距控制產(chǎn)生差動的扭轉(zhuǎn)推力來實現(xiàn)的。換句話說，前旋翼向左傾斜，在產(chǎn)生升力的同時，產(chǎn)生向右的水平推力分量；后旋翼向右傾斜，同樣在產(chǎn)生升力的同時，產(chǎn)生向左的水平推力分量。前后一“夾攻”，飛機(jī)就向右偏轉(zhuǎn)，反之亦然。前后旋翼反向傾斜，偏轉(zhuǎn)的支點是機(jī)身中央。如果光傾斜前旋翼，就可以繞后機(jī)身打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；光傾斜后旋翼，當(dāng)然也就可以繞前機(jī)身打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；如果控制得當(dāng)，甚至可以一面轉(zhuǎn)一面?zhèn)蕊w。事實上，串列雙槳幾乎像超市里四個輪子可以分別轉(zhuǎn)向的購物車一樣，愛怎么走就可以怎么走，愛怎么轉(zhuǎn)就可以怎么轉(zhuǎn)，不過有的時候太靈活了，選擇太多了，反而容易弄糊涂，這個道理是一樣的。并列雙槳也是同樣道理，只是把前后雙槳變成左右雙槳。 直升機(jī)不光可以垂直起落，還可以懸停、側(cè)飛、倒飛、原地轉(zhuǎn)彎。直升機(jī)的這些非常規(guī)機(jī)動動作提供了空前的戰(zhàn)術(shù)靈活性，比如，反坦克直升機(jī)可以在低于樹梢的極低空高度懸停，在戰(zhàn)機(jī)恰當(dāng)?shù)臅r刻，突然冒起來發(fā)射武器，然后迅速下降到樹梢以下高度隱蔽，既可以躲避對方直射武器的打擊，又有利于隱蔽地轉(zhuǎn)移陣地。如果裝備桅桿頂?shù)挠^察裝置裝置的話，可以更好地隱蔽觀察敵情、掌握戰(zhàn)機(jī)。同樣的戰(zhàn)術(shù)也適用于山脊、建筑物等適當(dāng)?shù)碾[蔽物背后。在巷戰(zhàn)中，直升機(jī)可以隱蔽在建筑物后懸停，在適當(dāng)時機(jī)側(cè)飛出來發(fā)射武器，然后迅速返回隱蔽位置，這樣可以避開敵人從遠(yuǎn)處房頂?shù)挠^察和伏擊。在營救和精確定點空降作業(yè)中，懸停中的側(cè)飛和倒飛更是必不可少的。然而，成也蕭何，敗也蕭何，直升機(jī)的旋翼不光提供了空前的機(jī)動能力，也從根本上限制了前飛速度。旋翼尺寸和槳葉數(shù)的限制不談，飛機(jī)的前飛速度不可能超過旋翼翼尖的線速度，在極限情況下，假定飛機(jī)的前飛速度和翼尖速度都為音速的一半，前行方向上，翼尖速度在 3 點鐘方向已經(jīng)達(dá)到音速，而后行方向上，翼尖在 9 點鐘方向的速度就為零，要發(fā)生失速。實際上，翼尖失速速度要高于零速度，所以飛行速度比理論上的極限情況要低。另外，由于半徑的關(guān)系，旋翼前傾時，旋翼翼尖附近是產(chǎn)生推力的部分，中間部分的線速度低，實際上不產(chǎn)生推力，是在迎風(fēng)氣流的作用下像風(fēng)車一樣地自旋，靠近圓心的部分的線速度低于失速速度，已經(jīng)處在失速區(qū)了。由于前飛時旋翼前傾，阻力在旋翼上形成一個向下的分量，造成速度越大，“降力”越大的尷尬局面，必須用增加的升力來補(bǔ)償，白白浪費發(fā)動機(jī)功率。據(jù)計算，直升機(jī)的理論速度不能超過 420 公里/小時。英國 Westland 公司對旋翼翼尖進(jìn)行加大后掠角的修形，使直升機(jī)速度有了不小的提高，但還是沒有突破這個理論限制。 |
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