丞咪网

丞咪网

旋翼机原理 有的旋翼机在起飞时

admin 135

  怎么制造

  翼机实际上是一种介于直升机和飞机之间的飞行器,它除去旋翼外,还带有一副螺旋桨以提供前进的动力,一般也装有较小的机翼在飞行中提供部分升力。旋翼机与直升机的最大区别是,旋翼机的旋翼不与发动机传动系统相连,发动机不是以驱动旋翼为飞机提供升力,而是在旋翼机飞行的过程中,由前方气流吹动旋翼旋转产生升力,象一只风车;而直升机的旋翼与发动机传动系统相连,既能产生升力,又能提供飞行的动力,象一台电风扇。由于旋翼为自转式,传递到机身上的扭矩很小,因此旋翼机无需单旋翼直升机那样的尾桨,但是一般装有尾翼,以控制飞行。

  2.5 直升机与旋翼机的飞行原理

  2.5.1 直升机的飞行原理 1. 概况

  与普通飞机相比,直升机不仅在外形上,而且在飞行原理上都有所不同。一般来讲它没有固定的机翼和尾翼,主要靠旋翼来产生气动力。这里所说的气动力既包括使机体悬停和举升的升力,也包括使机体向前后左右各个方向运动的驱动力。直升机旋翼的桨叶剖面由翼型构成,叶片平面形状细长,相当于一个大展弦比的梯形机翼,当它以一定迎角和速度相对于空气运动时,就产生了气动力。桨叶片的数量随着直升机的起飞重量而有所不同。重型直升机的起飞重量在20t以上,桨叶的数目通常为六片左右;而轻、小型直升机,起飞重量在1.5t以下,一般只有两片桨叶。

  直升机飞行的特点是:

  (1) 它能垂直起降,对起降场地要求较低;

  (2) 能够在空中悬停。即使直升机的发动机空中停车时,驾驶员可通过操纵旋翼使其自转,仍可产生一定升力,减缓下降趋势;

  (3) 可以沿任意方向飞行,但飞行速度较低,航程相对来说也较短。

  2. 直升机旋翼的工作原理

  直升机旋翼绕旋翼转轴旋转时,每个叶片的工作类同于一个机翼。旋翼的截面形状是一个翼型,如图2.5.1所示。翼型弦线与垂直于桨毂旋转轴平面(称为桨毂 旋转平面)之间的夹角称为桨叶的安装角,以j表示,有时简称安装角或桨距。各片桨叶的桨距的平均值称为旋翼的总距。驾驶员通过直升机的操纵系统可以改变旋翼的总距和各片桨叶的桨距,根据不同的飞行状态,总距的变化范围约为2o~14o。

  图2.5.1 直升机的旋翼

  (a)

  (b)

  气流V与翼弦之间的夹角即为该剖面的迎角a。显然,沿半径方向每段叶片上产生的空气动力在桨轴方向上的分量将提供悬停时需要的升力;在旋转平面上的分量产生的阻力将由发动机所提供的功率来克服。

  旋翼旋转时将产生一个反作用力矩,使直升机机身向旋翼旋转的反方向旋转。前面提到过,为了克服飞行力矩,产生了多种不同的结构形式,如单桨式、共轴式、横列式、纵列式、多桨式等。对于最常见的单桨式,需要靠尾桨旋转产生的拉力来平衡反作用力矩,维持机头的方向。使用脚蹬来调节尾桨的桨距,使尾桨拉力变大或变小,从而改变平衡力矩的大小,实现直升机机头转向(转弯)操纵。

  3. 直升机旋翼的操纵

  直升机的飞行控制与飞机的飞行控制不同,直升机的飞行控制是通过直升机旋翼的倾斜实现的。直升机的控制可分为垂直控制、方向控制、横向控制和纵向控制等,而控制的方式都是通过旋翼实现的,具体来说就是通过旋翼桨毂朝相应的方向倾斜,从而产生该方向上的升力的水平分量达到控制飞行方向的目的。

  直升机体放在地面时,旋翼受其本身重力作用而下垂。发动机开车后,旋翼开始旋转,桨叶向上抬,直观地看,形成一个倒立的锥体,称为旋翼锥体,同时在桨叶上产生向上的升力。随着旋翼转速的增加,升力逐渐增大。当升力超过重力时,直升机即铅垂上升(图2.5.2);若升力与重力平衡,则悬停于空中;若升力小于重力,则向下降落。

  旋转旋翼桨叶所产生的拉力和需要克服阻力产生的阻力力矩的大小,不仅取决于旋翼的转速,而且取决于桨叶的桨距。从原理上讲,调节转速和桨距都可以调节拉力的大小。但是旋翼转速取决于发动机(通常用的是涡轮轴发动机或活塞式发动机)主轴转速;而发动机转速有一个最有利的值,在这个转速附近工作时,发动机效率高,寿命长。因此,拉力的改变主要靠调节桨叶桨距来实现。但是,桨距变化将引起阻力力矩变化,所以,在调节桨距的同时还要调节发动机油门,保持转速尽量靠近最有利转速工作。

  直升机的平飞依靠升力倾斜所产生的水平分量来实现。例如,欲向前飞,需将驾驶杆向前推,经过操纵系统,自动倾斜器使旋翼各桨叶的桨距作周期性变化,从而改变旋翼的拉力方向,使旋翼锥体前倾,产生向前的拉力(图),将直升机拉向前进。

  直升机的方向是靠尾桨控制的。欲使直升机改变方向,则需踩脚蹬,改变尾桨的桨距,使尾桨拉力变大或变小,从而改变平衡力矩的大小,实现机头指向的操纵。

  通过与操纵系统的连接,旋翼叶片的桨距调节变化可以按两种方式进行。第一种方式是各叶片同时增大或减小桨距(简称总距操纵,驾驶员通过总距操纵杆来操纵控制),从而产生直升机起飞、悬停、垂直上升或下降飞行所需要的拉力。第二种方式是周期性调节各个叶片的桨距(简称周期性桨距操纵)。比如打算前飞,就将驾驶杆向前推,推动旋转斜盘(也称自动斜倾器)倾斜,使各个叶片的桨距作周期变化。每个叶片转到前进方向时,它的桨距减小,产生的拉力也跟着下降,该桨叶向上挥舞的高度也减小;反之,当叶片转到后方时,它的桨距增大,产生的拉力也跟着增加,该桨叶向上挥舞的高度也增大。结果,各个叶片梢(叶端)运动轨迹构成的叶端轨迹平面或旋翼锥体,将向飞行前进方向倾斜,旋翼产生的总拉力也跟着向前倾斜,旋翼总拉力的一个分量就成为向前飞行的拉力,从而实现了向前飞行。

  更多请登录

  工作原理

  由于旋翼为自转式,传递到机身上的扭矩很小,因此旋翼机无需单旋翼直升机那样的尾桨,但是一般装有尾翼,以控制飞行。

  在飞行中,旋翼机同直升机最明显的分别为直升机的旋翼面向前倾斜,而旋翼机的旋翼则是向后倾斜的。

  需要说明的是,有的旋翼机在起飞时,旋翼也可通过“离合器”同发动机连系,靠发动机带动旋转而产生举力。这样可以缩短起飞滑跑距离,几乎以陡直地向上爬升,但还不能垂直上升,也不能在空中不动(即“悬停”)。等升空后再松开离合器随旋翼在空中自由旋转。

  旋翼机飞行时,升力主要由旋翼产生,固定机翼仅提供部分升力。有的旋翼机甚至没有固定机翼,全部升力都靠旋翼产生。

  由于旋翼机的旋翼旋转的动力是由飞机前进而获得。万一发动机在空中停车螺旋桨不转了,此时旋翼机据惯性继续维持前飞,并逐渐减低速度和高度,就在这高度下降的同时,也就 有了自下而上的相对气流,旋翼就能可自转提供升力。这样,旋冀机便可凭飞行员的操纵安全地滑翔降路。即使在行员不能操纵,旋翼机失去控制的特殊情况下,也会像降落伞一样的降落,虽然也是粗暴着陆,但不会出现类似秤陀落地的情况。

  当然,直升机也是具备自转下沿安全着陆能力的。但它的旋冀需要从有动力状态过渡到自转状态,这个过渡要损失一定高度。如果飞行高度不够,那么直升机就可能来不及过渡而触地。旋翼机本身就是在自转状态下飞行的,不需要进行过渡,所以也就没行这种为安全转换所需的高度约束。

  由于旋翼机的旋翼是没有动力的,因此它没有由于动力驱动旋翼系统带来的较大的振动和噪音,也就不会因这种振动和噪音而使旋翼、机体等的使用落命缩短或增加乘员的疲劳。旋翼机动力驱动螺旋桨所造成的影响,显然小得多。

  另外,旋翼机还有-个很可贵的特点,就是它的着陆滑跑距离大大地短于起飞沿跑距离,甚至操纵得好可以不滑跑就地着陆,只要-块比旋翼直径大一些的地方就可降落,即使不怎么平也不要紧,甚至可在旅游船顶篷或甲板上降落。

  美国的旋翼机飞行训练手册说:“旋翼机的稳定性在所有航空器中最高”。它可自动调节,使机身具有良好的俯仰稳定性、滚转稳定性和速度稳定性。旋转起来的旋转桨盘恰似个大惯性轮,且旋翼没有周期变距等变化。又由于旋翼视的旋翼安装角比直升机的要大些,所以具有较好的陀螺效应,稳定性较高。

  旋翼机的抗风能力较高,而且在起飞时,它还喜欢有风。对常规的旋翼机来说,风有利于旋翼的起动和加速旋转,可以缩短赵-它滑跑的跃离,当达到足够大的风速时,一般的旋翼机也可以垂直起飞。

  旋冀机可分为两类,一类是需要滑跑起飞的,这种比较简单,大量的是这一类。另-类是可垂直起飞的,其起飞方法有三种:一种是带动力驱动它的旋翼;第二种是用预转旋翼并使其达到正常飞行转速的-定倍数,然后突然脱开离合器,同时使旋翼奖叶变距而得到较大的升力跳跃起飞;第三种则是由旋翼翼尖小火箭驱动旋翼旋转而提供升力来实现垂直起非这种垂直起飞的过程,一般都是由自动程序控制来完成的。

  旋翼机的性能价格比是很高的,它有许多宝贵性能,价格却比较便宜。

  由于旋翼机没有尾梁、没有尾传动系统及减速器自动倾斜器,绝大部分旋翼机也没有主旋翼传动系统、主减速器等,结构简单,所以不仅价格低,而且故障率也低。此外使用维护简单方便。所需费用也低。

  旋翼机虽然古老,但它也是一种正在蓬勃发展的年轻飞行器,其好用、安全、便利的特点,使其在未来的航空器家族中仍将占有一席之地。


标签: 飞行产生旋转起飞