1、垂直飞行时的受力分析
在桨叶速度保持不变时,增加桨叶迎角(桨距)会产生额外的垂直升力和拉力,因此直升机会上升。减小桨距会导致直升机下降。在无风条件下,升力和拉力都小于重力和阻力时,直升机会垂直下降。如果升力和拉力大于重力和阻力时,直升机垂直上升。
为使直升机垂直上升,必须要产生更多的升力和拉力以克服重力和阻力。
1、前飞时的受力分析
前飞中,旋翼桨尖轨迹面向前倾斜,旋翼拉力可分解为垂直向上的升力和水平作用在飞行方向上的推力。除了升力和推力,还有重力(向下的作用力)和阻力(向后的作用力或阻滞力和风阻力)。
2、过渡升力
过渡升力是与流经旋翼的水平方向气流一起出现的。在空速达到约 16 至 24 节时,这种增加的气流会很显著。当直升机加速通过这个速度时,旋翼移出自己产生的涡流,进入相对平稳的气流。气流也变得更为水平,从而减小了诱导气流和阻力,并且迎角和升力也有相应的增加。在这个速度上可用的额外升力被称为“有效的过渡升力”(ETL)。
3、升力不对称
当直升机在空气中移动时,流经主旋翼桨盘的相对气流在前行一侧和后行一侧是不同的。前行桨叶遇到的相对气流因直升机的前飞速度而增加,作用在后行桨叶上的相对气流则因直升机的前飞速度而减弱。因此,相对气流速度造成桨盘的前行桨叶一侧产生的升力大于后行桨叶一侧,这种情况定义为升力不对称。
实际上,主旋翼桨叶能够自动挥舞和变距使桨盘的升力平衡。桨叶挥舞与作用在后行桨叶上的较慢相对气流共同作用,通常会限制直升机的最大前飞速度。在大前飞速度下,由于大迎角和较慢的相对气流速度,后行桨叶会失速。这种情况称为后行桨叶失速,失速时,机头上仰、振动并带有滚转趋势-对旋翼系统逆时针旋转的直升机而言,通常向左滚转。
1、侧飞时的受力
侧飞时,桨尖轨迹面向所需飞行方向倾斜。拉力倾斜,即升力-推力总矢量侧向倾斜。
这种情况下,垂直分量或升力仍竖直向上,重力竖直向下,但水平分量或推力此时为侧向,并伴有反方向的阻力。
1、倒飞时的受力
倒飞时,桨尖轨迹面向后倾斜,拉力向后倾斜,即旋翼升力-推力矢量向后倾斜。此时,阻力向前,升力竖直向上,重力竖直向下。
1、转弯时的受力
前飞时桨盘向前倾,桨盘的总升力-推力也向前倾。直升机带坡度时,桨盘侧向倾斜,导致升力分为两个分量。升力垂直向上并与重力方向相反的分量称为升力的垂直分量。水平方向与惯性力(离心力)方向相反的称为升力的水平分量(向心力)。
坡度增加时,总升力向水平方向更加倾斜,导致转弯速率增加,因为升力的水平分量增加。由于总升力水平方向上增大,所以升力在垂直方向上的作用会减弱。为了补偿升力垂直分量的减小,旋翼桨叶的迎角必须要增加,以保持高度。坡度越大,保持高度所需的旋翼桨叶迎角也就越大。因此,随着坡度和迎角的增加,总升力增加,转弯速率增加。
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文章源 | 网络
页面更新:2024-03-06
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