直升机的原理(直升机是如何飞起来的)

seoxin 11-20 10:26 7次浏览

一、直升机是怎样上升的?

直升机旋翼提供升力的原理与固定翼飞机类似,只不过将平飞的固定翼化换成了旋转的旋翼。直升机在地面停放时,桨叶会由于自身重量的作用呈自然下垂状态。直升机飞行时,旋翼的桨叶会形成一个带有一定锥度底面朝上的大锥体,即”浆盘平面”。

而旋翼上产生的总拉力垂直于桨盘平面,当向上的拉力大于直升机自重,直飞机就上升;小于自重,直升机就下降;刚好相等,直接就悬停。通过控制桨盘平面,向前、后、左、右、等各方向倾斜,就可以改变旋翼的拉力指向,从而实现直升机向前、后、左、右、不同方向飞行。至于它是怎么控制浆盘平面的?我们稍后解释。

二、浆盘平面是如何控制的?

由牛老人家的反作用力原理可知,直升机驱动旋翼旋转,旋翼也必然会对机体产生一个反作用力矩。如果只有一个旋翼,直升机会进入不受控的机体自旋。如果装有两个大小一样,转速相反的旋翼。不管是左右并排还是前后纵列,亦或是同轴上下,更或是交叉互切,都可以抵消相互的反作用力矩,令直升机保持平稳。

不过现在大多数直升机用的是另一种更简单的方法。即在机尾装一个向侧面吹的小螺旋桨,这样就可以平衡掉主旋翼的反向力矩了。随着直升机声控前行,人们发现,前行桨叶相对气流速度较后行桨叶更大。其产生的拉力也大于后行桨叶,因此造成直升机两侧升力不均。如果桨叶与浆毂刚性连接,直接后果就是造成机体失去平衡向一边翻转。

为了解决这个问题,人们发明了一系列铰接机构来连接桨叶与浆毂。首先是”挥舞铰”即在桨叶的根部横向设置一个轴孔,通过插销与浆毂相连,这种连接方式允许桨叶做一定幅度的上下挥舞,从而使机身不致大的偏斜。

但是桨叶挥舞也带来了新的问题,解决这个问题的通常方法就是安装”摆振铰”。允许桨叶前后做小幅度摆动,从而避免桨叶根部变弯或疲劳断裂。

旋翼根部的另外一个铰链称为”变距铰”,其作用在于使每一片桨叶绕其轴线在一定范围内偏转,改变其安装角的大小,从而调整桨叶产生的升力。

直升机旋翼桨叶的三个铰链构成了直升机控制和实现旋翼正常工作的关键环节。旋翼通过挥舞、摆振、变距三种运动,不仅能让直升机稳定飞行,还能人工控制直升机的前进方向。

控制桨叶变距铰的杆儿连接在随桨叶一起转的”上旋转斜板”上,而另一块不转的”下旋转斜板”则通过飞行员的操作,顶住”上旋转斜板”做出各种体位,所有方向一起顶,所有方向上的桨叶角度就一起变,控制直升机上升或下降。

如果只顶一面,呈”倾斜体位”则可以实现桨叶转到一边时总是角度变大,转到另一边时总是角度变下。这样不平衡的升力又会改变桨叶的挥舞幅度,从而改变浆盘平面的指向,实现直升机向不同方向的飞行。这样,真正成熟意义上的直升机方才诞生。

如此看来,直升机构造的方方面面都凝聚着人们的智慧,经历过多次研发和试验,而各个部件最终决定了直升机的起飞方法和技术,这也当然是直升机飞行员所必须掌握的知识,赶紧收藏转发起来吧!

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