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一套认为最 好的飞行原理文章
一套认为最好的飞行原理文章 (图解)
直升机能够垂直飞起来的基本道理简单,但飞行控制就不简单了。旋翼可以产生升力,但谁来产生前进的推力呢?单独安装另外的推进发动机当然可
以,但这样增加重量和总体复杂性,能不能使旋翼同时担当升力和推进作用呢?升力-推进问题解决后,还有转向、俯仰、滚转控制问题。旋翼旋转产生
升力的同时,对机身产生反扭力 (初中物理:有作用力就一定有反作用力),所以直升机还有一个特有的反扭力控制问题。
直升机主旋翼反扭力的示意图
没有一定的反扭力措施,直升机就要打转转 / 尾桨是抵消反扭力的最常见的方法 直升机抵消反扭力的方案有很多,最常规的是采用尾桨。主
旋翼顺时针转,对机身就产生逆时针方向的反扭力,尾桨就必须或推或拉,产生顺时针方向的推力,以抵消主旋翼的反扭力。
抵消反扭力的主旋翼-尾桨布局,也称常规布局,因为这最常见 / 典型的贝尔 407 的尾桨 主旋翼当然也可以顺时针旋转,顺时针还是逆时针,
两者之间没有优劣之分。有意思的是,美、英、德、意、日直升机的主旋翼都是逆时针旋转,法、俄、中、印、波兰直升机都是顺时针旋转,英、德、
意、日的直升机工业都是从美国引进许可证开始的,和美国采用相同的习惯可以理解,中、印、波兰是从前苏联和法国引进许可证开始的,和法、俄的
习惯相同也可以理解,但美国和俄罗斯为什么从一开始选定不同的方向,法国为什么不和选美国一样的方向,而和俄罗斯一致,可能只是一个历史的玩
笑。
各国直升机主旋翼旋转方向的比较 尾桨给直升机的设计带来了很多麻烦。尾桨要是太大了,会打到地上,所以尾桨尺寸受到限制,要提供足够的
反扭力,就需要提高转速,这样,尾桨翼尖速度就大,尾桨的噪声就很大。极端情况下,尾桨翼尖速度甚至可以超过音速,形成音爆。尾桨需要安装在
尾撑上,尾撑越长,尾桨的力矩越大,反扭力效果越好,但尾撑的重量也越大。为了把动力传递到尾桨,尾撑内需要安装一根长长的传动轴,这又增加
了重量和机械复杂性。尾桨是直升机飞行安全的最大挑战,主旋翼失去动力,直升机还可以自旋着陆;但尾桨一旦失去动力,那直升机就要打转转,失
去控制。在战斗中,直升机因为尾桨受损而坠毁的概率远远高于因为其他部位被击中的情况。即使不算战损情况,平时使用中,尾桨对地面人员的危险
很大,一不小心,附近的人员和器材就会被打到。在居民区或林间空地悬停或起落时,尾桨很容易挂上建筑物、电线、树枝、飞舞物品。
尾桨可以是推式,也可以是拉式,一般认为以推式的效率为高。虽然不管推式还是拉式,气流总是要流经尾撑,但在尾桨加速气流前,低速气流流
经尾撑的动能损失较小。尾桨的旋转方向可以顺着主旋翼,也就是说,对于逆时针旋转的主旋翼,尾桨向前转 (或者说,从右面向直升机看,尾桨顺时
针旋转),这样尾桨对主旋翼的气动干扰小,主旋翼的升力可以充分发挥。尾桨也可以逆着主旋翼的方向旋转,也就是说,对于逆时针旋转的主旋翼,
尾桨向后转 (或者说,从右面向直升机看,尾桨逆时针旋转),这样尾桨和主旋翼之间形成一个互相干扰,主旋翼的升力受到损失,但尾桨的作用加强,
所以可以缩小尺寸,或降低功率。两者没有绝对的优劣,设计得当时,一般选择顺着转,只有设计不当、尾桨控制作用不够时,才选择逆着转,像米-24
直升机那样。
涵道尾桨 (fenestron )将尾桨缩小,“ 隐藏”在尾撑端部的巨大
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