直升机上升原理

直升机上升原理 直升机上升的原理是什么?

直升机上升的原理是什么?

直升机上升的原理是什么?

拉力的产生

当直升机停放在地面上时,旋翼的叶片会因为自身的重量而自然下垂。直升机飞行时,旋翼不断旋转,空气流过叶片上表面,流管变薄,流速加快,压力降低;当空气流过叶片下表面时,流管变厚,流速减慢,压力增大。这样,叶片的上下表面就形成了压差,叶片上就产生了向上的拉力。拉力受到叶片和气流方向的角度、空气密度、机翼的大小和形状以及与气流的相对速度等诸多方面的影响。每个叶片的拉力之和是旋翼的拉力。

当直升机飞行时,旋翼的叶片会形成一个具有一定锥度的大锥体,称为旋翼椎体。旋翼的拉力垂直于旋翼椎体的底部。当向上拉力大于直升机的重量时,直升机会上升,小于直升机的重量,直升机会下降,正好相等,直升机会悬挂。

通过控制旋翼椎体向前、左、右方向倾斜,可以改变旋翼拉力的方向,实现直升机向不同方向的飞行。

烦人的反作用力

牛顿第三定律告诉我们,两个相互作用的物体之间的力和反作用力总是相等的,方向相反,作用在同一条直线上。因此,当直升机驱动旋翼旋转时,旋翼必然会对直升机产生反作用扭矩。如果只有一个旋翼,没有其他措施,直升机将进入不由自主的旋转。

为此,设计师想了很多控制反作用扭矩的方法,比如根据左右并排、前后纵列、上下共轴、交叉互切等布局,将两个尺寸相等、旋转方向相反的旋翼安装在直升机上,以抵消相互反作用扭矩。例如,反作用扭矩是通过喷气引射和主旋翼下洗气流的有利互动来抵消的,但最简单的方法是在机尾安装一个垂直旋转的小旋翼,称为尾桨,通过拉或推来抵消反作用扭矩,这也是现代大多数直升机普遍采用的方法。本文在讨论相关问题时,除了特别说明外,还指单旋翼带尾桨的直升机。

通过控制尾桨的拉力或推力大小,可以使直升机偏转,从而实现直升机的转向。

旋翼旋转时做圆周运动。由于半径的关系,叶片尖端的接线速度很大,叶片靠近圆心的根线速度很小,甚至几乎为零。因此,单片叶片上的升力不同,靠近叶片尖端的地方产生最大的升力,而靠近根部的地方只产生很小的升力。

此外,当直升机向前移动时,旋翼中前叶片(转向前叶片)的相对气流速度高于后叶片(转向后叶片)的相对气流速度,升力大于后叶片,导致两侧升力不均匀。

如果叶片与轮毂刚性连接,一方面,叶片上不均匀的升力会使叶片产生强烈的扭矩