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直升飞机制动原理

作者:Anita 发布时间: 2022-02-19 13:00:58

简介:】  直升机与普通飞机区别及飞行简单原理:
不可否认,直升机和飞机有些共同点。比如,都是飞行在大气层中,都重于空气,都是利用空气动力的飞行器,但直升机有诸多独有特性。
(1)直升机

  直升机与普通飞机区别及飞行简单原理:

不可否认,直升机和飞机有些共同点。比如,都是飞行在大气层中,都重于空气,都是利用空气动力的飞行器,但直升机有诸多独有特性。

(1)直升机飞行原理和结构与飞机不同飞机靠它的固定机翼产生升力,而直升机是靠它头上的桨叶(螺旋桨)旋转产生升力。
  

(2)直升机的结构和飞机不同,主要由旋翼、机身、发动机、起落装置和操纵机构等部分组成。根据螺旋桨个数,分为单旋翼式、双旋翼式和多旋翼式。

(3)单旋翼式直升机尾部还装有尾翼,其主要作用:抗扭,用以平衡单旋翼产生的反作用力矩和控制直升机的转弯。
  

(4)直升机最显眼的地方是头上窄长的大刀式的旋翼,一般由2~5片桨叶组成一副,由1~2台发动机带动,其主要作用:通过高速的旋转对大气施加向下的巨大的力,然后利用大气的反作用力(相当与直升飞机受到大气向上的力)使飞机能够平稳的悬在空中。

三、平衡分析(对单旋翼式):

(1)直升飞机的大螺旋桨旋转产生升力平衡重力。
  

直升飞机的桨叶大概有2—3米长,一般有5叶组成。普通飞机是靠翅膀产生升力起飞的,而直升飞机是靠螺旋桨转动,拨动空气产生升力的。直升飞机起飞时,螺旋桨越转越快,产生的升力也越来越大,当升力比飞机的重量还大时,飞机就起飞了。在飞行中飞行员调节高度时,就只要通过改变大螺旋桨旋转的速度就可以了。
  

(2)直升飞机的横向稳定。

因为直升飞机如果只有大螺旋桨旋,那么根据动量守衡,机身就也会旋转,因此直升飞机就必须要一个能够阻止机身旋转的装置。而飞机尾部侧面的小型螺旋桨就是起到这个作用,飞机的左转、右转或保持稳定航向都是靠它来完成的。同时为了不使尾桨碰到旋翼,就必须把直升飞机的机身加长,所以,直升飞机有一个像蜻蜓式的长尾巴。
  

四、能量方式分析。

根据能量守恒定律可知:能量既不会消失,也不会无中生有,它只能从一种形式转化成为另一种形式。在低速流动的空气中,参与转换的能量只有压力能和动能。一定质量的空气具有一定的压力,能推动物体做功;压力越大,压力能也越大;流动的空气具有动能,流速越大,动能也越大。
  

而空气的流速只有来自于发动机所带的螺旋桨对空气的作用,当然从这里分析能量也是守衡的。

参考资料:理论力学。

直升机的旋翼可以同时产生两个方向的力:

在旋转轴和机身重力的方向相反时,就产生垂直向上的升力。

在旋转轴倾向于前方时,就可以产生向前的力,它和上升的力合在一起,就能推动直升机向前飞了。

我想知道直升机的升力和降力,速度等的计算公式,它是怎样确定的。因为我想自己设计一个小型模拟飞机来玩一玩,若有人知道请告诉我。非常谢谢您。

  楼上两位说的直升机的前进和上升方式都是错误的,直升机的前进不是靠改变主旋转轴的倾斜方向,上升和下降也不是靠改变螺旋浆的转速。

首先应该说的是直升机的桨叶不是固定的,它不象电扇,也不象竹蜻蜓那样,扇页与空气形成的角度是固定的。直升机的桨叶相对于空气的倾角是可以调整的,也就是说,单个的桨叶可以沿其基部的一个固定轴做一定角度的旋转,从而改变其对空气的迎角,同时,也改变了这个桨叶相对于其他桨叶的升力。
  

注意观察直升机桨叶的基部,那里并不是一个简单的类似竹蜻蜓似的固定联接,而是还有一些控制桨叶角度的装置(称为变距杆,见下图)在每个旋转周期里,通过对变距杆的操纵来控制桨叶迎角,提供不同的升力。

在悬停状态下,各个桨叶的变距杆位置相同,每片桨叶提供相同的升力,在垂直上升或者下降状态,也是通过控制每片桨叶的迎角,来使其升力产生变化。
  (而不是通过控制转速)

下面再讲讲直升机的水平运动。直升机的水平运动并是通过非改变其主旋转轴的倾角,来提供水平分力实现的,而是通过变距杆,操纵每个桨叶在其旋转周期的某个位置(向前飞行的时候就是在180度位置,向后飞行或者刹车的时候就是在0度位置)增大其迎角,使这个桨叶在这个位置产生更大的升力。
  

由于桨叶具有一定的弹性,升力越大,向上的弯曲就越多,这样,由各个桨叶组成的旋转面就不再是一个标准的倒置圆锥形,而是向直升机水平运动的方向产生倾斜,这个倾斜的角度就产生了向这一方向水平分力,从而导致了直升机的水平运动。当然,直升机做急加速(减速)或者是快速运动时,产生的水平分力会使直升机的机身向运动方向倾斜,这同时导致了主旋转轴发生倾斜,产生更大的水平分力。
  但是从根本的精度上说,不是由于旋转轴的倾斜而产生水平运动的分力的。

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