直升机飞行原理1

直升机飞行原理1

目录

主旋翼系统....................................................................1-1

全铰接旋翼系统.....................................................1-1

半刚体旋翼系统.....................................................1-2

刚体旋翼系统.........................................................1-2

扭矩系统(Antitorque Systems).....................................1-2

尾桨......................................................................1-2

涵道尾桨.................................................................1-2

无尾桨系统(NOTAR)...............................................1-2

起落架LandingGear......................................................1-2

动力装置........................................................................1-3

飞行控制........................................................................1-3

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虽然直升机的大小和形状差别很大，但是大多数直升机的主要组成部分都是一样的。这些组成部分包括容纳载荷和机组人员的座舱，用以将不同部分安装在一起或者容纳各种部件的机身，动力装置或者引擎，负责在引擎和主旋翼之间传递功率的传动装置，提供气动力以支持直升机飞行的主旋翼。此外，为了防止直升机由于主旋翼扭矩而旋转，必须要有某种形式的

反扭矩系统.。最后是起落架，可是以是滑撬，机轮，滑雪板或者浮筒。如图1-1。

图1-1:直升机的主要组成部分是机舱，机身，起落架，动力装置。传动装置，主旋翼系统和尾

桨系统。

本章是这些主要部件的一个简介。

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主旋翼系统

直升机上可以有一个或两个旋翼。对于通常的双旋翼系统，旋翼的旋转方向是相反的以抵消

彼此的转矩，从而保持整体稳定，消除旋转的趋势。如图1-2所示。

图1-2:直升机可以有一到两个主旋翼系统

一般而言，旋翼系统可以分为全铰接式，半刚体式和刚体式。也存在这些典型系统的变种和组合形式的旋翼，细节将在第五章直升机系统中讨论。

全铰接旋翼系统

通常全铰接旋翼系统包含三个或者更多个旋翼桨叶。旋翼桨叶可以独立的做挥舞(flap),周期变距（feather

）,摆振(lead or lag)三种运动。

每片旋翼桨叶通过一个水平的挥舞铰链接到桨毂上，顾名思义，挥舞铰允许桨叶上下挥舞。每片桨叶可以独立的上下运动。挥舞铰离开桨毂的距离不尽相同，也可以有不止一个的挥舞铰。安装位置由制造者根据稳定性和控制方面的考量来决定。

每片桨叶同样通过一个垂直放置的摆振铰连接到桨毂。摆振铰允许桨叶在桨盘平面内独立的前后运动。通常这类旋翼系统的设计中会加入减震器(Dampers)防止围绕摆振铰的过渡运动。设计摆振铰和减震器的目的在于吸收旋翼桨叶的部分加减速。

全铰接旋翼系统的桨叶可以进行变距，即围绕它的转轴旋转。所谓变距就是改变旋翼桨叶的桨距。

半刚体旋翼系统

一个半刚体旋翼系统允许做两种不同的运动，挥舞和变距。这类系统通常包含两个刚性连接在桨毂上的桨叶。桨毂通过一个耳轴轴承(trunnion bearing)或者一个跷跷板铰链(teeteringhinge)连接到主桅上，使得桨叶可以上下挥舞。当一片向下运动时，另一片向上运动。

变距可以通过一个变距铰(feathering hinge)实现，通过它可以改变桨叶的攻角。

刚体旋翼系统

刚体旋翼系统的机械结构很简单，但是结构上非常复杂，因为工作载荷必须被材料的弯曲来吸收而不是通过铰链来消除。这类系统中桨叶不可以做挥舞和摆振动作，但是可以变距。

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扭矩系统

尾桨

大多数单主旋翼直升机需要一个单独的尾桨系统来克服主旋翼旋转产生的扭矩。可以通过一个可变桨距反扭矩旋翼或尾桨来实现。如图1-3所示。调整反力矩系统的推力可以在主桨力矩改变时控制方向，或者在悬停的时候改变机头的朝向。

涵道尾桨

涵道尾桨是另外一种反扭矩旋翼，或者称之为fan-in-tail设计. 这类系统采用一系列的包围在垂直尾翼中的旋翼桨叶。因为桨叶处在一个圆形的导管中，比较不容易和外界物体或者人员发生碰撞。如图1-4。

Eurocopter EC-135的涵道尾桨

图1-4:和无保护的尾桨相比，涵道反扭矩系统在地面操作时可以提供更大的安全保证。

无尾桨系统NOTAR®

NOTAR系统是反扭矩尾桨的替代品。系统利用安装在直升机内部的风扇产生的低压空气压入尾撑(tailboom，也称尾梁)，这些气体流经尾撑相应侧的水平开口喷出。通过可控制得旋转喷嘴提供反扭矩和方向控制。

从水平开槽吹出的低压空气和主旋翼的下洗气流（downwash形成一种特殊的现象，叫做“Coanda效应”（译者注：射流效应，利用尾梁两侧气流的速度差，产生向一侧的侧推力）。Coanda效应可以产生向尾梁一侧的侧推力，从而实现反扭矩。