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時(shí)間:2010-04-10 10:25來源:未知 作者:admin
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大的推力;因?yàn)椋M管每旋轉(zhuǎn)一周推動(dòng)的空氣質(zhì)量變小了,但是每分鐘的旋轉(zhuǎn)次數(shù)大大增加
了,推動(dòng)的氣流運(yùn)動(dòng)速度變高了,在飛機(jī)低速時(shí),推力是最大的。
升空后,隨著飛機(jī)速度的增加,恒速螺旋槳自動(dòng)改變到更高的迎角(或節(jié)距)。較高的槳葉
角再次保持小迎角且對(duì)相對(duì)風(fēng)保持較好的效率。較高的槳葉角增加了每周旋轉(zhuǎn)推動(dòng)的空氣質(zhì)
量。這降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,減少了燃油消耗和發(fā)動(dòng)機(jī)磨損,且保持推力在最大。
在起飛后,可控螺旋槳節(jié)距的飛機(jī)建立了穩(wěn)定爬升,飛行員把發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率降低到爬升
功率,方法是首先降低進(jìn)氣壓力然后降低槳葉角來降低轉(zhuǎn)速。
在巡航高度,當(dāng)飛機(jī)處于水平飛行時(shí),需要的功率比起飛和爬升時(shí)更低,飛行員再次通過降
低進(jìn)氣壓力的方法降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率和增加槳葉角來降低轉(zhuǎn)速。再次的,這提供了扭矩要求以
匹配降低的發(fā)動(dòng)機(jī)功率;因?yàn)椋M管螺旋槳每轉(zhuǎn)處理的空氣質(zhì)量更大了,更多的是通過降低
飛行員航空知識(shí)手冊(cè)
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氣流速度和增加空速來彌補(bǔ)的。迎角仍然小,因?yàn)闃~角已經(jīng)隨空速的增加而增加。
扭矩和P 因子
對(duì)于飛行員來說,“扭矩”(飛機(jī)的向左旋轉(zhuǎn)趨勢(shì))是由四個(gè)因素構(gòu)成的,它們導(dǎo)致或者產(chǎn)生至
少圍繞飛機(jī)三個(gè)軸向之一的扭曲或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這四個(gè)因素是:
1. 來自發(fā)動(dòng)機(jī)或者螺旋槳的扭矩反作用
2. 螺旋槳?dú)饬鞯穆菪\(yùn)動(dòng)效應(yīng)
3. 螺旋槳的回轉(zhuǎn)作用(陀螺效應(yīng))
4. 螺旋槳的非對(duì)稱負(fù)載(P 因子)
扭矩反作用力
扭矩反作用力涉及到牛頓第三物理定律-對(duì)于任何作用力,有一個(gè)方向相反但是大小相同的
反作用力。應(yīng)用到飛機(jī)上,這就是說內(nèi)部的發(fā)動(dòng)機(jī)部件或者螺旋槳朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn),那么另
一個(gè)方向相反的大小相等的力試圖把飛機(jī)朝相反方向旋轉(zhuǎn)。如圖3-30
當(dāng)飛機(jī)在空中飛行時(shí),這個(gè)力繞飛機(jī)縱軸作用,有讓飛機(jī)旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。為了補(bǔ)償這個(gè)力,一
些舊的飛機(jī)用一種不好的方式在被強(qiáng)制下降的機(jī)翼一側(cè)產(chǎn)生更多的升力。更加現(xiàn)代的飛機(jī)的
設(shè)計(jì)是發(fā)動(dòng)機(jī)偏移來抵消扭矩的效應(yīng)。
說明:大多數(shù)美國(guó)制造的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)從飛行員座位上看是順時(shí)針的。這里討
論的就是指這種發(fā)動(dòng)機(jī)。
一般的,補(bǔ)償因子是永久設(shè)定好的,在巡航速度上補(bǔ)償這個(gè)力,因?yàn)榇蠖鄶?shù)飛機(jī)的工作升力
就是在這個(gè)速度上。但是,副翼配平片可以在其它速度上進(jìn)一步調(diào)節(jié)。
起飛旋轉(zhuǎn)期間飛機(jī)的輪子在地面上,扭矩反作用力引起一個(gè)額外的繞飛機(jī)垂直軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)飛機(jī)的左側(cè)因?yàn)榕ぞ胤醋饔昧ψ饔枚粡?qiáng)制向下時(shí),左側(cè)的主起落架承受更多的重量。這
導(dǎo)致左側(cè)論壇的地面摩擦力或者阻力比右側(cè)更多,這樣進(jìn)一步導(dǎo)致了左轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)
的強(qiáng)度依賴于很多變量。一部分變量是:
1. 發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和馬力
2. 螺旋槳尺寸和轉(zhuǎn)速
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3. 飛機(jī)大小(長(zhǎng)度,高度,寬度)
4. 地面條件
這個(gè)起飛階段的偏航運(yùn)動(dòng)是通過飛行員正確的使用方向舵或者方向舵配平而糾正的。
螺旋狀氣流效應(yīng)
飛機(jī)螺旋槳的高速旋轉(zhuǎn)使螺旋槳引起的氣流做螺旋狀旋轉(zhuǎn)。在螺旋槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)和低速前進(jìn)時(shí)
(如起飛和近進(jìn)),這個(gè)螺旋型旋轉(zhuǎn)的氣流非常強(qiáng)勁,在飛機(jī)的垂直尾翼面上施加一個(gè)強(qiáng)的側(cè)
面力。如圖3-31
當(dāng)這個(gè)螺旋狀氣流沖擊垂直翼面的左側(cè)時(shí),它導(dǎo)致飛機(jī)繞垂直軸的左轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。螺旋氣流越
強(qiáng),這個(gè)力就越明顯。然而,隨前進(jìn)速度的增加,這個(gè)螺旋氣流變長(zhǎng),效應(yīng)也變?nèi)酢?br /> 螺旋槳引起的螺旋狀氣流也會(huì)導(dǎo)致繞縱軸的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
注意到這個(gè)由于螺旋氣流引起的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是向右的,而扭矩反作用力引起的旋轉(zhuǎn)是向左的,
效果上說是互相抵消的。但是這些力變化非常大,它是由飛行員隨時(shí)使用飛行控制來適當(dāng)?shù)?br /> 糾正的。這些力必須是抵消的,不管哪一個(gè)力是否顯著。
陀螺效應(yīng)
在理解螺旋槳的陀螺效應(yīng)之前,理解基本的陀螺運(yùn)動(dòng)原理是必要的。
陀螺儀的所有實(shí)際應(yīng)用都基于陀螺效應(yīng)的兩個(gè)基本屬性:在空間和進(jìn)動(dòng)上的剛度。這里要討
論的就是進(jìn)動(dòng)。
進(jìn)動(dòng)是一個(gè)自旋轉(zhuǎn)子受到作用于輪緣的擾動(dòng)力的合成作用,或者擾動(dòng)。從圖3-32 可以看到,
當(dāng)作用一個(gè)力之后,合成力在旋轉(zhuǎn)方向前面90 度位置生效。
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飛機(jī)旋轉(zhuǎn)的螺旋槳是一個(gè)很好的陀螺裝置,這樣它也有類似屬性。任何時(shí)刻施加一個(gè)擾動(dòng)螺
旋槳旋轉(zhuǎn)面的力,合成力位于旋轉(zhuǎn)方向的前面90 度未知,方向和施加的力是一樣的,將導(dǎo)
致一個(gè)俯仰運(yùn)動(dòng)或者偏航運(yùn)動(dòng),或者兩種運(yùn)動(dòng)的合成,具體依賴于力的作用點(diǎn)。
扭矩效應(yīng)的這個(gè)因素總是和后三點(diǎn)式飛機(jī)有關(guān)系,也更明顯,在尾輪抬起后的飛機(jī)起飛搖擺
過程中最常發(fā)生。如圖3-33。
俯仰角的變化和在螺旋槳飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)頂部施加一個(gè)力有相同的效應(yīng)。合成力在垂直軸的90
度位置發(fā)生作用,導(dǎo)致飛機(jī)向左的偏航運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)的程度取決于很多變量,其中之一是
尾輪抬升后的急轉(zhuǎn)。然而,當(dāng)一個(gè)力作用到轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳的邊緣的任何一點(diǎn),進(jìn)動(dòng)或者陀螺
效應(yīng)總會(huì)發(fā)生;合成力將仍然是在旋轉(zhuǎn)方向上偏離作用點(diǎn)90度的位置。根據(jù)力的作用位置,
會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)左偏航或者右偏航,上仰或者俯沖,或者是俯仰和偏航的結(jié)合。
陀螺效應(yīng)的結(jié)果可以這樣說,任何繞垂直軸的偏航導(dǎo)致俯仰運(yùn)動(dòng),任何繞橫軸的俯仰導(dǎo)致偏
航運(yùn)動(dòng)。
為糾正陀螺效應(yīng)的影響,飛行員有必要適當(dāng)?shù)氖褂蒙刀婧头较蚨鎭矸乐共槐匾母┭龊推?br /> 航運(yùn)動(dòng)。
不對(duì)稱載荷(P 因子)
當(dāng)飛機(jī)以大迎角飛行時(shí),向下運(yùn)動(dòng)的槳葉受力比向上運(yùn)動(dòng)的槳葉大;這樣推力中心就移動(dòng)到
了螺旋槳旋轉(zhuǎn)面的右側(cè)-導(dǎo)致繞垂直軸的向左偏航運(yùn)動(dòng)。那個(gè)解釋是正確的,然而,要證明
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這種現(xiàn)象,必定產(chǎn)生每一個(gè)槳葉上的有效風(fēng)向量問題,在考慮飛機(jī)迎角和每個(gè)槳葉的迎角雙
重因素時(shí)顯得更為棘手。
這個(gè)不對(duì)稱載荷是由合成速度引起的,合成速度是螺旋槳葉在它的旋轉(zhuǎn)面內(nèi)的速度和空氣水
平的通過螺旋槳旋轉(zhuǎn)面的通過速度合成得來的。飛機(jī)以正的迎角飛行時(shí),從后面看右側(cè)或者
 
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