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直升機(jī)原理與制造方法

作者:Anita 發(fā)布時(shí)間: 2022-02-12 23:59:53

簡(jiǎn)介:】直升機(jī)的前飛,特別是平飛,是其最基本的一種飛行狀態(tài)。直升機(jī)作為一種運(yùn)輸工具,主要依靠前飛來(lái)完成其作業(yè)任務(wù)。為了更好地了解有關(guān)直升機(jī)前飛時(shí)的飛行特點(diǎn),從無(wú)側(cè)滑的等速直線平

直升機(jī)的前飛,特別是平飛,是其最基本的一種飛行狀態(tài)。直升機(jī)作為一種運(yùn)輸工具,主要依靠前飛來(lái)完成其作業(yè)任務(wù)。為了更好地了解有關(guān)直升機(jī)前飛時(shí)的飛行特點(diǎn),從無(wú)側(cè)滑的等速直線平飛人手,有關(guān)上升率Vy不為零的前飛(上升和下降)留在下一節(jié)介紹。 直升機(jī)的水平直線飛行簡(jiǎn)稱平飛。平飛是直升機(jī)使用最多的飛行狀態(tài),旋翼的許多特點(diǎn) 在乎飛時(shí)表現(xiàn)得更為明顯。直升機(jī)平飛的許多性能決定于旋翼的空氣動(dòng)力特性,因此需要首 先說(shuō)明這種飛行狀態(tài)下直升機(jī)的力和旋翼的需用功率。

平飛時(shí)力的平衡

相對(duì)于速度軸系平飛時(shí),作用在直升機(jī)上的力主要有旋空拉力T,全機(jī)重力 G,機(jī)體的廢阻力 X身及尾槳推力T尾。前飛時(shí)速度軸系選取的原則是: X鈾指向飛行速度V方向; Y軸垂直于X軸向上為正,2軸按右手法則確定。保持直升機(jī)等速直線平飛的力的平衡條件

平飛時(shí)力的平衡

其中 Tl, T2, T3分別為旋翼拉力在 X, Y,Z三個(gè)方向的分量。 對(duì)于單旋翼帶尾槳直升機(jī),由于尾槳軸線通常不在旋翼的旋轉(zhuǎn)平面內(nèi),為保持側(cè)向力矩 平衡,直升機(jī)稍帶坡度角 r,故尾槳推力與水平面之間的夾角為 y,T尾與T3方向不完全 一致,因?yàn)?y角很小,即cosr約等于1,故Z向力采用近似等號(hào)。

平飛需用功率及其隨速度的變化

平飛時(shí),飛行速度垂直分量Vv=0,旋翼在重力方向和Z方向均無(wú)位移,在這兩個(gè)方向的分力不做功,此時(shí)旋翼的需用功率由 三部分組成:型阻功率——P型;誘導(dǎo) 功率——P誘;廢阻功率——P廢。其中第三項(xiàng)是旋翼拉力克服機(jī)身阻力所消 耗的功率。

從上圖可以看出,旋翼拉力的 第二分力 T2可平衡機(jī)身阻力 X身。對(duì)旋翼而言,其分力T2在X軸方向以速度V作位移。顯然旋翼必須做功,P =T2V或P廢=X身V,而機(jī)身廢阻X身 在機(jī)身相對(duì)水平面姿態(tài)變化不大的情況 下,其值近似與V的平方成正比,這樣 廢阻功
平飛需用功率隨速度的變化

率P廢就可以近似認(rèn)為與平飛速 度的三次方成正比,

平飛時(shí),誘導(dǎo)功率為P誘=TV,其中T為旋翼拉力, vl為誘導(dǎo)速度。當(dāng)飛行重量不變 時(shí),近似認(rèn)為旋翼拉力不變,誘導(dǎo)速度271隨平飛速度 V的增大而減小,因此平飛誘導(dǎo)功率 P誘隨平飛速度V的變化如上圖中細(xì)實(shí)線②所示。

平飛型阻功率尸型則與槳葉平均迎角有關(guān)。隨平飛速度的增加其平均迎角變化不大。所以P型隨乎飛速度V的變化不大,如圖中虛線①所示。

圖中的實(shí)線④為上述三項(xiàng)之和,即總的平飛需用功率P平需隨平飛速度的變化而變化。 它是一條馬鞍形的曲線:小速度平飛時(shí),廢阻功率很小,但這時(shí)誘導(dǎo)功率很大,所以總的乎 飛需用功率仍然很大。但比懸停時(shí)要小些。在一定速度范圍內(nèi),隨著平飛速度的增加,由于 誘導(dǎo)功率急劇下降,而廢阻功率的增量不大,因此總的平飛需用功率隨乎飛速度的增加呈下 降趨勢(shì),但這種下降趨勢(shì)隨 V的增加逐漸減緩。速度繼續(xù)增加則由于廢阻功率隨平飛速度 增加急劇增加。平飛需用功率隨 V的增加在達(dá)到平飛需用功率的最低點(diǎn)后增加;總的平飛 需用功率隨 V的變化則呈上升趨勢(shì),而且變得愈來(lái)愈明顯。

直升機(jī)的后飛

相對(duì)氣流不對(duì)稱,引起揮舞及槳葉迎角的變化

直升機(jī)的側(cè)飛

側(cè)飛是直升機(jī)特有的又一種飛行狀態(tài),它與懸停、小速度垂直飛行及后飛 一起是實(shí)施某些特殊作業(yè)不可缺少的飛行性能。一般側(cè)飛是在懸停基礎(chǔ)上實(shí)施 的飛行狀態(tài)。其特點(diǎn)是要多注意側(cè)向力 的變化和平衡。由于直升機(jī)機(jī)體的側(cè)向 投影面積很大,機(jī)體在側(cè)飛時(shí)其空氣動(dòng) 力阻力特別大,因此直升機(jī)側(cè)飛速度通 常很小。由于單旋翼帶尾槳直升機(jī)的側(cè) 向受力是不對(duì)稱的,因此左側(cè)飛和右側(cè) 飛受力各不相同。向后行槳葉一側(cè)側(cè)飛,旋翼拉力向后行槳葉一例的水平分量大于向前行槳葉一側(cè)的尾槳推力,直 升機(jī)向后方向運(yùn)動(dòng),會(huì)產(chǎn)生與水平分量反向的空氣動(dòng)力阻力Z。當(dāng)側(cè)力平衡時(shí),水平分量等于尾槳推力與空氣動(dòng)力 阻力之和,能保持等速向后行槳葉一側(cè)側(cè)飛。向前行槳葉一例側(cè)飛時(shí),旋翼拉 力的水平分量小于尾槳推力,在剩余尾槳推力作用下,直升機(jī)向民槳推力方向一例運(yùn)動(dòng),空氣動(dòng)力阻力與尾槳推力反向,當(dāng)側(cè)力平衡時(shí),保持等速向前行槳葉一側(cè)飛行。

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