飞行环境及飞行原理+2+++6+直升机的飞行原理.doc

飞行环境及飞行原理26直升机的飞行原理飞行环境及飞行原理26直升机的飞行原理2(6直升机的飞行原理一般认为,直升机技术要比固定翼飞机复杂,其发展也比固定翼飞机慢。但随着对直升机空气动力学、直升机动力学等学科认识的不断深化和先进航空电子技术、新工艺等的应用,直升机在近年来也有了很大的发展,直升机的直线飞行最大速度的世界纪录为400(87km,h,是英国“山猫”直升机于1986年8月11日创造的。除了创纪录飞行,直升机的一般巡航速度在250,350km,h之间,实用升限达4000,6000m,航程达400,800km。与固定翼飞机相比,直升机存在速度小、航程短、飞行高度低、振动和噪声较大,以及由此引起的可靠性较差等问题。直升机飞行的特点是:它能垂直起降,对起降场地没有太多的特殊要求;它能在空中悬停;能沿任意方向飞行;但飞行速度比较低,航程相对来说也比较短。当前,直升机在民用和军用的各个领域都得到了广泛的应用。特别是在军用方面,武装直升机在现代战争中发挥的作用越来越大。此外,吊运大型装备的起重直升机以及侦察、救护、森林防火、空中摄影、地质勘探等多用途直升机应用也非常广泛。2(6(1直升机旋翼的工作原理旋翼是直升机的关键部件。它由数片(至少两片)桨叶和桨毂构成,形状像细长机翼的桨叶连接在桨毂上。桨毂安装在旋翼轴上,旋翼轴方向接近于铅垂方向,一般由发动机带动旋转。旋转时,桨叶与周围空气相互作用,产生气动力。直升机旋翼绕旋翼转轴旋转时,每个叶片的工作都与一个机翼类似。沿旋翼旋转方向在半径r处切一刀,其剖面形状是一个翼型,如图2—67(a)所示。翼型弦线与垂直于桨毂旋转轴的桨毂旋转平面之间的夹角称为桨叶的安装角(或桨距),以表示,如图2—67(b)所示。相对气流与翼弦之间的夹角为该剖面的迎角。因此,沿半径方向每段叶片上产生的空气动力R可分解为沿桨轴方向上的分量F和在旋转平面上的分量D。F将提供悬停时需要的拉力;D产生的阻力力矩将由发动机所提供的功率来克服。图2-67直升机旋翼的工作原理旋翼旋转所产生的拉力和阻力的大小,不仅取决于旋翼的转速,而且取决于桨叶的桨距。调节旋翼的转速和桨距都可以达到调节拉力大小的目的。但是旋翼转速取决于发动机的主轴转速,而发动机转速有一个最佳的工作范围,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的工作转速。2(6(2直升机的布局特点旋翼在空气中旋转,对周围空气产生一个作用力矩,根据牛顿第三定律,空气必定以大小相等、方向相反的力矩作用于旋翼,然后传到机体上。此时如果不采取平衡措施,这个反作用力矩会使机体向旋翼旋转的相反方向旋转。为了平衡这个反作用力矩,需要采用不同的直升机布局形式。直升机的布局形式按旋翼数量和布局方式的不同可分为单旋翼直升机、共轴式双旋翼直升机、纵列式双旋翼直升机、横列式双旋翼直升机和带翼式直升机等几种类型。1(单旋翼直升机如图2—68(a)所示,它是由一副旋翼产生升力,用尾桨来平衡反作用力矩的直升机。为了实现方向操纵及改善稳定性,在机身尾部还安装了水平尾翼和垂直尾翼。这种直升机构造简单,应用最为广泛,但尾桨要消耗7,,10,的功率。图2-68直升机的布局2(共轴式双旋翼直升机如图2—68(b)所示,它是由两副旋翼沿机体同一立轴