直升機飛行原理20130401

1、Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.直升機飛行原理Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved. 基本操縱系統(tǒng) 直升機的平衡和操縱 前飛中的空氣動力 直升機的特殊問題 旋翼的基本介紹 直升機的分類 直升機概述Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved. 以動力驅(qū)動的旋翼作為主要升力來源，能垂直起落的以動力驅(qū)動的旋翼作為主要升力來源，能垂直起落的重于空氣的航空器。重于空氣的航空器。 中國大

2、百科全書中國大百科全書直升機的獨特優(yōu)勢：直升機的獨特優(yōu)勢： 垂直起落、懸停垂直起落、懸停 良好的低空低速特性良好的低空低速特性使直升機可廣泛應用于各個領域、各種環(huán)境。使直升機可廣泛應用于各個領域、各種環(huán)境。直升機定義：直升機定義：一、概述一、概述Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved. 民用：民用： 通用運輸、搶險救生、公安巡查、特種作業(yè)通用運輸、搶險救生、公安巡查、特種作業(yè)一、概述一、概述Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.一、概述一、概述 軍用：軍用： 對地攻擊、反潛攻艦、機降運輸、戰(zhàn)勤偵察對地攻擊

3、、反潛攻艦、機降運輸、戰(zhàn)勤偵察Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.二、分類二、分類 直升機按直升機按用途用途分為運輸直升機、武裝直升機、反潛直升分為運輸直升機、武裝直升機、反潛直升機機 按起飛按起飛重量重量分為超小型直升機、小型直升機、中小型直分為超小型直升機、小型直升機、中小型直升機、中型直升機、大型直升機、重型直升機和巨型直升機。升機、中型直升機、大型直升機、重型直升機和巨型直升機。 機械驅(qū)動式直升機按平衡旋翼反作用扭矩的方法和旋翼機械驅(qū)動式直升機按平衡旋翼反作用扭矩的方法和旋翼數(shù)量與位置分為下面幾種形式：數(shù)量與位置分為下面幾種形式：Copy

4、right 2013 CAFUC. All rights reserved.二、分類二、分類1單旋翼帶尾槳直升機單旋翼帶尾槳直升機旋翼反作用扭矩靠尾槳推力平衡。旋翼反作用扭矩靠尾槳推力平衡。優(yōu)點：構造簡單，操縱優(yōu)點：構造簡單，操縱系統(tǒng)簡單，成本較低。系統(tǒng)簡單，成本較低。缺點：尾槳造成功缺點：尾槳造成功率損失，重心定位范圍率損失，重心定位范圍窄，尾部長，尺寸大。窄，尾部長，尺寸大。Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.二、分類二、分類2共軸式雙槳直升機共軸式雙槳直升機兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的旋翼安裝在一根軸上，旋翼的反作用兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的旋翼安裝在一根軸

5、上，旋翼的反作用扭矩相互平衡。扭矩相互平衡。優(yōu)點：機身短外形優(yōu)點：機身短外形好，正面阻力小，外廓尺好，正面阻力小，外廓尺寸小。寸小。缺點：操縱系統(tǒng)及傳缺點：操縱系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)復雜，旋翼有相互動系統(tǒng)復雜，旋翼有相互干擾，方向穩(wěn)定性不夠。干擾，方向穩(wěn)定性不夠。蘇聯(lián) 卡莫夫設計局 卡-52Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.二、分類二、分類優(yōu)點：縱向穩(wěn)定性好，優(yōu)點：縱向穩(wěn)定性好，重心定位范圍廣，重量效率重心定位范圍廣，重量效率高，機身有效容積大。高，機身有效容積大。缺點：傳動系統(tǒng)復雜，缺點：傳動系統(tǒng)復雜，平飛時誘導損失大，利用旋平飛時誘導損失大，利用旋

6、翼自轉(zhuǎn)進行滑翔降落困難。翼自轉(zhuǎn)進行滑翔降落困難。美國美國 CH-47 CH-47 支努干支努干3縱列式雙槳直升機縱列式雙槳直升機兩個旋翼安裝在機身的前后端，兩個旋翼安裝在機身的前后端，后面的旋翼通常高于前面旋翼的旋轉(zhuǎn)平面。后面的旋翼通常高于前面旋翼的旋轉(zhuǎn)平面。Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.二、分類二、分類4交叉式雙槳直升機交叉式雙槳直升機兩個旋翼位于機身兩側，但兩個兩個旋翼位于機身兩側，但兩個槳轂之間很近。轉(zhuǎn)軸向外傾斜。槳轂之間很近。轉(zhuǎn)軸向外傾斜。優(yōu)點：正面阻力小，外廓優(yōu)點：正面阻力小，外廓尺寸小。尺寸小。缺點：傳動系統(tǒng)復雜，缺點：傳動系統(tǒng)

7、復雜，槳尖可能碰地，不安全，直槳尖可能碰地，不安全，直升機的平衡復雜。升機的平衡復雜。Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.二、分類二、分類5無尾槳直升機無尾槳直升機水平旋翼負責提供飛機升力，并從尾部吹出空水平旋翼負責提供飛機升力，并從尾部吹出空氣，用附壁效應產(chǎn)生的推力抵消旋翼的反作用力氣，用附壁效應產(chǎn)生的推力抵消旋翼的反作用力 Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.二、分類二、分類6 傾轉(zhuǎn)旋翼機傾轉(zhuǎn)旋翼機V22Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved. 產(chǎn)生向

8、上的力克服直升機重力產(chǎn)生向上的力克服直升機重力 產(chǎn)生向前的水平分力使直升機向前產(chǎn)生向前的水平分力使直升機向前 產(chǎn)生其他分力及力矩保持產(chǎn)生其他分力及力矩保持 直升機平衡或進行機動飛行直升機平衡或進行機動飛行 若發(fā)動機停車，自轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，保證安全著陸若發(fā)動機停車，自轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力，保證安全著陸三、旋翼的基本介紹三、旋翼的基本介紹1 1、旋翼的作用、旋翼的作用Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved. 2 2、旋翼的組成：槳葉、旋翼的組成：槳葉+ +槳轂槳轂三、旋翼的基本介紹三、旋翼的基本介紹Copyright 2013 CAFUC. All rights re

9、served.三、旋翼的基本介紹三、旋翼的基本介紹Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved. 槳轂槳轂旋翼的運動：變距、揮舞、擺振旋翼的運動：變距、揮舞、擺振三、旋翼的基本介紹三、旋翼的基本介紹Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved. 變距變距變總距操縱周期總距操縱三、旋翼的基本介紹三、旋翼的基本介紹Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved. 揮舞揮舞直升機前飛時，直升機前飛時，左右速度不對稱左右速度不對稱三、旋翼的基本介紹三、旋翼的基本介紹Copyright 201

10、3 CAFUC. All rights reserved. 揮舞槳葉的揮舞運動槳葉的揮舞運動三、旋翼的基本介紹三、旋翼的基本介紹Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved. 擺振槳轂的擺振運動三、旋翼的基本介紹三、旋翼的基本介紹Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.四、基本操縱系統(tǒng)四、基本操縱系統(tǒng)Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.四、基本操縱系統(tǒng)四、基本操縱系統(tǒng)Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.EC-120SC

11、HWEIZER-300CBELL-407EC-120EC-120EC-120四、基本操縱系統(tǒng)四、基本操縱系統(tǒng)Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.五、前飛中的空氣動力五、前飛中的空氣動力直升機前飛時受力分析Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.旋翼錐體的后到？旋翼錐體的后到？五、前飛中的空氣動力五、前飛中的空氣動力Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.旋翼錐體的側倒？旋翼錐體的側倒？五、前飛中的空氣動力五、前飛中的空氣動力Copyright 2013 CAF

12、UC. All rights reserved. 結論：直升機前飛時結論：直升機前飛時 旋翼槳盤處旋翼槳盤處 周向氣流速度周向氣流速度左右左右不對稱，不對稱， 引起旋翼縱向揮舞引起旋翼縱向揮舞-后倒角后倒角 剖面迎角剖面迎角前后前后不對稱，不對稱， 引起旋翼橫向揮舞引起旋翼橫向揮舞-側傾角側傾角Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱直升機的三個軸直升機的三個軸縱軸縱軸立軸立軸橫軸橫軸Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.直升機的平衡直升機的平衡作用在直升機上的

13、各種力和力矩之和均為零。作用在直升機上的各種力和力矩之和均為零。直升機的飛行速度和方向都能保持不變。直升機的飛行速度和方向都能保持不變。 這里只分析力矩的平衡這里只分析力矩的平衡俯仰平衡俯仰平衡- -橫軸橫軸方向平衡方向平衡- -立軸立軸橫側平衡橫側平衡- -縱軸縱軸六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.1、俯仰平衡、俯仰平衡直升機繞橫軸轉(zhuǎn)動的上仰力矩和下俯力矩相等。直升機繞橫軸轉(zhuǎn)動的上仰力矩和下俯力矩相等。俯仰平衡時，不繞橫軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角速度等于零。俯仰平衡時，不繞橫軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角速度等于零。六、直升機

14、的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.俯仰力矩俯仰力矩機身力矩是上仰還是下俯視情況而定。機身力矩是上仰還是下俯視情況而定。懸停和小速度飛行時上仰，大速度飛行懸停和小速度飛行時上仰，大速度飛行時為下俯力矩。時為下俯力矩。旋翼力矩旋翼力矩水平安定面力矩水平安定面力矩機身力矩機身力矩俯仰平衡條件俯仰平衡條件上仰力矩上仰力矩 = 下俯力矩下俯力矩六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.2、方向平衡、方向平衡 直升機繞立軸轉(zhuǎn)動的左偏直升機

15、繞立軸轉(zhuǎn)動的左偏力矩和右偏力矩相等。方向平力矩和右偏力矩相等。方向平衡時，不繞立軸轉(zhuǎn)動或等速轉(zhuǎn)衡時，不繞立軸轉(zhuǎn)動或等速轉(zhuǎn)動。動。六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.2、方向平衡、方向平衡偏轉(zhuǎn)力矩偏轉(zhuǎn)力矩旋翼的反作用力矩旋翼的反作用力矩反扭矩系統(tǒng)反扭矩系統(tǒng)垂尾的方向穩(wěn)定作用垂尾的方向穩(wěn)定作用方向平衡的條件方向平衡的條件旋翼的反作用力矩旋翼的反作用力矩 = 尾槳偏轉(zhuǎn)力矩尾槳偏轉(zhuǎn)力矩六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.

16、3、橫側平衡、橫側平衡直升機繞縱軸轉(zhuǎn)動的左滾力矩和直升機繞縱軸轉(zhuǎn)動的左滾力矩和右滾力矩相等。右滾力矩相等。橫側平衡時，不繞縱軸轉(zhuǎn)動。橫側平衡時，不繞縱軸轉(zhuǎn)動。六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.3、橫側平衡、橫側平衡滾轉(zhuǎn)力矩滾轉(zhuǎn)力矩尾槳旋轉(zhuǎn)軸高于重心，尾槳旋轉(zhuǎn)軸高于重心，產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)力矩尾槳拉力所產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)力矩尾槳拉力所產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)力矩壓桿時產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)力矩壓桿時產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)力矩壓桿時，旋翼錐體傾斜，分解出壓桿時，旋翼錐體傾斜，分解出T1T1和和T3.T3.形成相應的滾轉(zhuǎn)力矩。形成相應的滾轉(zhuǎn)力矩。橫側

17、平衡的條件：橫側平衡的條件： 左滾力矩左滾力矩 = 右滾力矩右滾力矩六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.4、直升機的操縱性、直升機的操縱性飛行員在操縱直升機的駕駛桿、舵和油門總距桿后，其飛飛行員在操縱直升機的駕駛桿、舵和油門總距桿后，其飛行狀態(tài)的反應特性。行狀態(tài)的反應特性。是作用于直升機上的操縱力和操縱力矩的過程和結果。是作用于直升機上的操縱力和操縱力矩的過程和結果。六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.4、直升機

18、的操縱性、直升機的操縱性總距桿的操縱總距桿的操縱駕駛桿的操縱駕駛桿的操縱腳蹬的操縱腳蹬的操縱四、直升機的平衡和操縱四、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.4、直升機的操縱性、直升機的操縱性總距桿的操縱總距桿的操縱SCHWEIZER-300C變總距操縱六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.4、直升機的操縱性、直升機的操縱性駕駛桿的操縱駕駛桿的操縱EC-120周期總距操縱六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013

19、CAFUC. All rights reserved.4、直升機的操縱性、直升機的操縱性腳蹬的操縱腳蹬的操縱EC-120六、直升機的平衡和操縱六、直升機的平衡和操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.七、直升機的特殊問題七、直升機的特殊問題1、過度揮舞、過度揮舞2、渦環(huán)狀態(tài)、渦環(huán)狀態(tài)3、地面共振、地面共振4、直升機的自轉(zhuǎn)、直升機的自轉(zhuǎn)5、MAST Bumping6、斜坡操縱、斜坡操縱Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.1、過度揮舞、過度揮舞七、直升機的特殊問題七、直升機的特殊問題Copyright

20、2013 CAFUC. All rights reserved.2、渦環(huán)狀態(tài)、渦環(huán)狀態(tài)七、直升機的特殊問題七、直升機的特殊問題Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.2、渦環(huán)狀態(tài)、渦環(huán)狀態(tài)七、直升機的特殊問題七、直升機的特殊問題Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.2、渦環(huán)狀態(tài)、渦環(huán)狀態(tài)七、直升機的特殊問題七、直升機的特殊問題渦環(huán)狀態(tài)的改出渦環(huán)狀態(tài)的改出Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.3、地面共振、地面共振七、直升機的特殊問題七、直升機的特殊問題地面共振時直升機的振動地面共振時直升機的振動 Copyright 2013 CAFUC. All rights reserved.3、地面共振、地面共振七、直升機的特殊問題七、直升機的特殊問題地面共振實驗視頻地面共振實驗視頻 Copyrig