時間:2018-07-17 22:46來源:中國直升機 作者:中國直升機網(wǎng)
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對于直升機而言,懸停過程中,功率主要就由旋翼消耗,如我此前寫過的文章中講過的,懸停消耗功率主要由兩個部分組成——誘導功率和型阻功率。在前飛中,另一項功率開始逐漸擴大其影響力,那就是——廢阻功率,從名字看就知道這是由本文前文中講道的廢阻力導致的功率消耗。
誘導功率
誘導功率從懸停開始就伴隨直升機左右,并且占了旋翼總需用功率的大部分——大約為60%~80%。而隨著直升機進入前飛狀態(tài),大量的氣流不需用誘導作用而直接穿過槳盤,直升機旋翼因而只需要更低的誘導速度就能維持相同的轉速,因而誘導功率得以迅速下降。到極限飛行速度時,直升機的誘導功率大約只有懸停誘導功率的1/4甚至更少。
在同樣的前飛速度和總重的情況下,旋翼尺寸越大,誘導功率就越。ㄍ瑯邮且驗榍帮w過程中,穿過槳盤平面的空氣流量變大的緣故;這也是滑翔機和人力飛行器的機翼尺寸都會盡可能大的原因)。
型阻功率
型阻功率是用于克服旋翼在空氣中運轉時受到的粘性阻力所需的功率,懸停狀態(tài)下,型阻功率一般占旋翼總功率的15%到40%。
后向力
正如上文所言,旋翼槳葉的氣動阻力同樣也形成了旋翼的后向力。對于常規(guī)直升機而言,前行側槳葉的阻力方向朝向直升機后方,后行側槳葉的阻力朝向直升機的前方——就像在水中劃槳一樣——這樣的作用推動著旋翼朝前運動。因此,如果在前行側槳尖受到嚴重空氣壓縮型影響之前,后行側槳尖已然失速的話,那么槳葉在槳盤平面內的合力將朝向前方(這種特殊情況一般不會出現(xiàn),如果出現(xiàn)了,后向力就該改叫前向力了)。但是無論如何,在絕大部分情況下,相比于廢阻力,后向力的數(shù)值相對來說還是很小的。無論后向力的具體情況如何,旋翼槳葉阻力的增大勢必需要更大的發(fā)動機輸出功率來平衡。
廢阻功率
除了旋翼之外,發(fā)動機還需要輸出功率來克服其他各種氣動部件產生的阻力,這些阻力只起到了阻礙飛行的作用,因而被稱為廢阻。在低速飛行的時候,廢阻功率還是相當小的,但是它會隨著前飛速度不斷增大,在高速的時候,廢阻功率也將成為需用功率中的重要組成部分。
廢阻功率大致與飛行器朝向來流的等效截面面積成正比,等效截面面積一般取決于飛行器的尺寸和表面光滑度。
利用這個等效截面面積可以較為方便地評價一架直升機的廢阻特性,總的來說,小型的、外表面光滑、掛載較少的直升機,其等效截面往往在0.5平方米左右,而重型直升機的等效截面可高達10平方米,類似的固定翼飛行器的等效截面變化范圍一般在0~1平方米。
所以,對于一名合格的氣動設計師而言,在設計之初就苦口婆心告誡其他部門注意減阻設計是不可或缺的一項任務。其所需要勸誡的內容包括將起落架設計成可收縮的這種直接關系布局的設計以及使用埋頭鉚釘這種非常細節(jié)的制作工藝,但是減阻設計往往會導致預算增加或者說是負載能力等一些其他方面的損失,這些都需要進行權衡。
在某些時候,總設計師可能就說了一句類似這樣的話:”哎,把這貨給我設計得看起來能飛得快一點。“聽起來不錯?洛克希德的XH-51A就是按這句話進行設計的,如今許多商業(yè)設計也都是這樣。
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