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槳盤固態(tài)性(DISC SOLIDITY):所有槳葉的面積和與槳盤面積的比值,也稱旋翼實
度
揮舞(FLAPPING):在升力的作用下槳葉繞水平關(guān)節(jié)的垂直運動
阻尼(DRAGGING):在阻力作用下槳葉繞垂直關(guān)節(jié)的水平運動。也稱擺振
垂直飛行(VERTICAL FLIGHT):直升機(jī)在垂直方向的上升和下降,由總距桿操縱
轉(zhuǎn)換飛行(TRANSLATIONAL FLIGHT):除垂直方向以外任何方向的飛行,由周期變
距桿操縱
變距(FEATHERING):改變槳葉角以改變槳葉攻角
升力不對稱性(DISSYMMETRY OF LIFT):在某些飛行姿態(tài)下槳葉產(chǎn)生的升力不對稱
相位滯后(PHASE LAG):是指當(dāng)有一個外力(改變槳葉角)作用到槳葉上時,槳葉
的揮舞效應(yīng)將沿著轉(zhuǎn)動方向滯后90º才出
現(xiàn)。這種現(xiàn)象也叫陀螺進(jìn)動性
槳葉前緣:是指整個翼型中最先與氣流相接觸的部分。
槳葉后緣:(TRAILING EDGE)是指翼型中逐漸收斂的錐形部分能使氣流流過翼型表
面產(chǎn)生流線型效應(yīng)的點。
翼型的弦線;是一條假想的從翼型的前緣點到后緣點的連線,它用作測量翼型角度
的基準(zhǔn)線。
攻角(ANGLE OF ATTACK)也叫迎角(ANGLE OF INCIDENCE)是指翼型的弦與相對
氣流之間的夾角。
槳葉角(PITCH)是指槳葉翼型的弦與槳轂旋轉(zhuǎn)平面之間的夾角,也稱作變距角或
安裝角。
第1.2 節(jié)升力
1.2.1 升力的產(chǎn)生
升力產(chǎn)生的原理目前有兩種理論:當(dāng)翼型在空氣中運動時,氣流與其接觸將改
變方向,一種理論認(rèn)為,當(dāng)氣流流過翼型上表面時氣流加速,根據(jù)伯努利(BERNOULI)
的能量守恒定律,氣流的加速將引起壓力的減小,而流過下表面的氣流則壓力增大,
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下表面的壓力大于上表面的壓力,這個壓力差將使得翼型向著壓力差的方向運動,
這個壓力差就是升力。
另一種理論認(rèn)為,由于氣流流過翼型時的攻角為正,氣流流過下表面時將向下
反射,根據(jù)牛頓第三定律,任何一個力的作用都將產(chǎn)生一個大小相等、方向相反的
反作用力,氣流的這種向下的反射作用將產(chǎn)生一個向上的反作用力,使得翼型向上
運動,這就是升力。
圖1-4 是對第一種理論的描述,圖1-5 是對第二種理論的描述,我們不想對這
兩種理論的對錯進(jìn)行評判,從某種意義上來說,升力的產(chǎn)生也許是上述兩種理論的
共同作用的結(jié)果。
圖1-4 伯努利原理解釋升力的產(chǎn)生圖1-5 牛頓第三定律原理解釋升力的產(chǎn)生
升力大小的計算通過下面的公式來進(jìn)行:
L=½ClρV²S
其中:
L : 升力Cl : 升力系數(shù)ρ : 空氣密度
V : 氣流速度S : 翼型面積
升力系數(shù)Cl 是指在給定狀態(tài)下翼型能夠產(chǎn)生升力的能力,升力系數(shù)的大小主要
取決于翼型橫截面的形狀。
空氣密度ρ的測量單位是國際單位公斤/米²(Kg/cm²),用希臘字母ρ表示。
在公式中氣流速度V 是以平方的形式出現(xiàn),也就是說,如果其他因素保持不變,
升力的大小將隨著速度的平方比而變化。
面積S 是指翼型的表面積,對于直升機(jī)槳葉來說它將是一個常數(shù)。
1.2.2 直升機(jī)翼型的選擇
1 翼型
升力是由翼型產(chǎn)生的,翼型可以有不同的形狀和尺寸,但產(chǎn)生升力的原理是一
樣的,且翼型都有彎曲的表面和逐漸收斂的后緣。
直升機(jī)主槳葉最常采用的翼型是對稱翼型,這種翼型的特點是上下兩部分完全
對稱,選擇用這樣翼型的原因在后面討論。
氣流
攻角
氣流
升力
升力
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在進(jìn)一步討論之前,有必要介紹一些專用術(shù)語。翼型彎曲的程度叫翼型的彎度,
所謂大彎度翼型是指一個翼型的上表面的彎曲程度遠(yuǎn)大于下表面的彎曲程度。
相對氣流是指作用在翼型上的所有產(chǎn)生升力的氣流的總和。在受力分析圖中相
對氣流通常以矢量的形式來表示,也就是說,它既有大小,也有方向。
圖1-6 和圖1-7 分別為非對稱翼型和對稱翼型。
2 直升機(jī)槳葉翼型的選擇
比較常用的直升機(jī)槳葉翼型是對稱翼型,這種翼型具有高升阻比的特點,即在
允許的速度范圍內(nèi)從翼根到翼尖能夠產(chǎn)生較大的升力,同時阻力較小。
但選擇對稱翼型的主要理由是它具有穩(wěn)定的壓力中心。壓力中心是指升力在翼
型弦線上的作用點,在固定翼飛機(jī)機(jī)翼的翼型上,隨著攻角的變化,壓力中心沿著
弦線移動,這對于固定翼飛機(jī)來說問題不大,因為它的尾翼可提供縱向穩(wěn)定性。而
對于直升機(jī)的主槳葉來說則是不可接受的,因為在直升機(jī)上槳葉的攻角在飛行中是
在不停地變化的,壓力中心的不停移動將引起槳葉的扭轉(zhuǎn)而使槳葉應(yīng)力增加,同時
給飛行員帶來額外的操縱要求。
對稱翼型的壓力中心的作用點與弦線的重心和變距軸基本重合,因此隨著攻角
的變化壓力中心作用點位置保持基本不變,這樣可以減輕飛行員的操縱負(fù)擔(dān)。
隨著迎角增大,壓力中心向前移動。
1.2.3 主旋翼
1 主旋翼
當(dāng)旋翼轉(zhuǎn)動時,每片槳葉都將產(chǎn)生升力,為了畫受力圖和受力分析的方便,我
們把每片槳葉產(chǎn)生的升力合成為一個力,這個力作用在槳葉葉尖旋轉(zhuǎn)平面的中心,
且垂直于這個平面,這個力叫做旋翼有效力,也叫旋翼總空氣動力。
圖1-9 中的主槳葉形成一個倒錐體,槳葉與槳轂旋轉(zhuǎn)平面之間的夾角叫做錐體
角,它的定義是槳葉的展向中心線與槳葉葉尖平面之間的夾角。
圖1-6 非對稱翼型圖1-7 對稱翼型
升力升力
旋翼有效力
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圖1-8 旋翼有效力
錐體角的大小在任何給定狀態(tài)下與下列三個因素有關(guān):
1) 升力:升力越大,錐體角越大
2) 離心力:槳葉轉(zhuǎn)動速度越大,槳葉產(chǎn)生的離心力越大,槳葉將越遠(yuǎn)離
槳轂,因此錐體角越小
3) 直升機(jī)重量:重量越大,槳葉必須產(chǎn)生越大的升力,因此重量的增加
將增加錐體角
圖1-9 旋翼錐體角
實際上,在飛行中,直升機(jī)的重量在短時間里不會有明顯的改變,因此對錐體
角的影響不會明顯。
主槳葉是一個巨大的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量體,在實際飛行中其轉(zhuǎn)動速度基本保持不變,因
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