直升機的原理及分類教學提綱

1、直升機的原理及分類 但是直升機的構(gòu)造較飛機復雜，飛行但是直升機的構(gòu)造較飛機復雜，飛行效率低，飛行品質(zhì)差，速度低，振動和噪效率低，飛行品質(zhì)差，速度低，振動和噪聲水平高，因而在航空運輸上僅用于地形聲水平高，因而在航空運輸上僅用于地形復雜地區(qū)或地面交通擁擠的城市中心到其復雜地區(qū)或地面交通擁擠的城市中心到其他地區(qū)的特殊需要，和飛機相比，所占數(shù)他地區(qū)的特殊需要，和飛機相比，所占數(shù)量比例很小。量比例很小。直升機按構(gòu)造可分為兩大類直升機按構(gòu)造可分為兩大類 : 單旋翼帶尾槳式單旋翼帶尾槳式 雙旋翼式雙旋翼式 二、直升機分類二、直升機分類 單旋翼帶尾槳式單旋翼帶尾槳式單旋翼帶尾槳式是目前最流行的單旋翼帶尾槳式是

2、目前最流行的形式。這種直升機頂部有一個大的旋形式。這種直升機頂部有一個大的旋翼，機身后伸出一個尾梁，在尾梁上翼，機身后伸出一個尾梁，在尾梁上裝一個尾部旋槳裝一個尾部旋槳(簡稱尾槳簡稱尾槳)，尾槳的作，尾槳的作用是平衡由于旋翼旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的使機用是平衡由于旋翼旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的使機身逆向旋轉(zhuǎn)的扭矩。身逆向旋轉(zhuǎn)的扭矩。 直-5雙旋翼式雙旋翼式 雙旋翼的直升機有多種形式，有雙旋翼的直升機有多種形式，有兩個旋翼共軸兩個旋翼共軸的，有的，有兩個旋翼交叉兩個旋翼交叉的，的，有有兩個旋翼橫列兩個旋翼橫列的和的和兩個旋翼縱列兩個旋翼縱列的。的。它們的共同點是有兩個旋翼，兩個旋它們的共同點是有兩個旋翼，兩個旋翼的旋轉(zhuǎn)方

3、向相反，從而使旋翼的反翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，從而使旋翼的反作用力矩相互抵消保持機身不動。作用力矩相互抵消保持機身不動。 雙旋翼式雙旋翼式 目前以縱列式的使用較多，即兩目前以縱列式的使用較多，即兩個旋翼沿機身長度方向排列，它的重個旋翼沿機身長度方向排列，它的重心移動范圍大、機身長，可以把直升心移動范圍大、機身長，可以把直升機做得很大，共軸式的緊湊，但操縱機做得很大，共軸式的緊湊，但操縱復雜，在小型直升機上有較多的使用。復雜，在小型直升機上有較多的使用。 卡卡-50雙槳共軸武裝直升機雙槳共軸武裝直升機縱列式雙槳直升機縱列式雙槳直升機以單旋翼直升機為例，直升機的構(gòu)造分為以單旋翼直升機為例，直升機的構(gòu)造分

4、為v機身v動力裝置v旋翼v起落裝置v傳動和操縱系統(tǒng)v尾梁和尾槳三、直升機結(jié)構(gòu)三、直升機結(jié)構(gòu)1-機身；2-主旋翼；3-尾槳；4-發(fā)動機；5-旋翼頭；6-傳動系統(tǒng)；7-駕駛艙圖4-49 直升機各部分 機身機身包括駕駛艙和機艙，機艙用機身包括駕駛艙和機艙，機艙用來裝載人員、貨物和其他設備，機身來裝載人員、貨物和其他設備，機身把直升機的各部分連在一起，和飛機把直升機的各部分連在一起，和飛機的機身的構(gòu)造大體相同，最大的不同的機身的構(gòu)造大體相同，最大的不同在于飛機的機身最大的受力部位在機在于飛機的機身最大的受力部位在機翼和機身的結(jié)合部，而直升機的最大翼和機身的結(jié)合部，而直升機的最大受力部位在機身頂部旋翼的

5、槳轂和機受力部位在機身頂部旋翼的槳轂和機身結(jié)合部。身結(jié)合部。 動力裝置直升機的動力裝置要提供旋轉(zhuǎn)扭矩使旋直升機的動力裝置要提供旋轉(zhuǎn)扭矩使旋翼和尾槳旋轉(zhuǎn)，早期直升機和現(xiàn)在小型直升翼和尾槳旋轉(zhuǎn)，早期直升機和現(xiàn)在小型直升機使用活塞式發(fā)動機。噴氣發(fā)動機出現(xiàn)后，機使用活塞式發(fā)動機。噴氣發(fā)動機出現(xiàn)后，直升機使用渦輪軸發(fā)動機。對直升機的發(fā)動直升機使用渦輪軸發(fā)動機。對直升機的發(fā)動機除要求重量輕和耗油率低之外，由于直升機除要求重量輕和耗油率低之外，由于直升機經(jīng)常用于短途飛行，它的工作場所離地面機經(jīng)常用于短途飛行，它的工作場所離地面近，因而要求發(fā)動機部件有良好的耐疲勞性近，因而要求發(fā)動機部件有良好的耐疲勞性能和抗

6、腐蝕性能。能和抗腐蝕性能。 旋翼（1）旋翼是直升機最關(guān)鍵的部位，它既旋翼是直升機最關(guān)鍵的部位，它既產(chǎn)生升力，又是使直升機水平運動的拉產(chǎn)生升力，又是使直升機水平運動的拉力的來源，旋翼旋轉(zhuǎn)的平面是升力面又力的來源，旋翼旋轉(zhuǎn)的平面是升力面又是操縱面。是操縱面。旋翼（2）旋翼的組成旋翼的組成 旋翼由槳葉、槳轂和連接槳葉、槳轂的機構(gòu)組旋翼由槳葉、槳轂和連接槳葉、槳轂的機構(gòu)組成。成。 從原理上講旋翼和螺旋槳沒有區(qū)別，但是旋翼從原理上講旋翼和螺旋槳沒有區(qū)別，但是旋翼要提供升力和拉力，而螺旋槳僅提供拉力，為了獲要提供升力和拉力，而螺旋槳僅提供拉力，為了獲得足夠的升力，槳葉要做得很長，旋翼直徑從小型得足夠的升力

7、，槳葉要做得很長，旋翼直徑從小型直升機的直升機的5 51010米到大型直升機的二三十米，最大米到大型直升機的二三十米，最大的有的有3232米。槳葉連接在槳轂上，構(gòu)成整副旋翼。米。槳葉連接在槳轂上，構(gòu)成整副旋翼。 起落裝置 直升機的著陸裝置多數(shù)采用三輪或四輪起落架，用于著陸緩沖和地面滑跑，由于直升機速度低，起落架除少數(shù)速度較高的直升機外，一般不回收，有部分直升機采用滑橇式起落架以減輕重量，為了在雪地或泥地上起降也使用這類起落架。為了在水面上起降有的垂直機裝備專用的浮筒式起落架。 傳動和操縱系統(tǒng) 直升機要通過改變旋翼的槳距和傾斜旋翼平面的方向來改變飛行方向，因而它的傳動和操縱系統(tǒng)和飛機是全然不同的

8、。 尾梁和尾槳 單旋翼直升機要由尾槳產(chǎn)生一個力矩來平衡由旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的使機身旋轉(zhuǎn)反作用力矩。尾槳距旋翼轉(zhuǎn)軸越遠則產(chǎn)生的平衡力矩越大，這樣尾槳可以做得小，但尾梁加長，傳動軸也會加長，使重量增加。 直線向前飛行時，尾槳產(chǎn)生的力矩和旋翼的反作用扭矩平衡，如果控制尾槳的推力大小，就可以使直升機轉(zhuǎn)向。尾梁上還裝有水平和垂直的安定面，保證直升機的航向和縱向穩(wěn)定。2、動力傳遞和控制 四、直升機的飛行原理四、直升機的飛行原理 3、操縱及性能 1、旋翼受力 1、旋翼受力（水平鉸） 旋翼的槳葉在運動中產(chǎn)生拉力(向上)其原理和機翼相同，都是因空氣流過翼面產(chǎn)生升力，但是它的運動是繞軸旋轉(zhuǎn)的，旋翼在旋轉(zhuǎn)一圈時在迎風的半

9、圈(稱為前行)和順風半圈(后行)中槳葉的相對風速是不同的，即迎風一半大，而順風時小，因而會造成升力不平衡，即前行槳葉升力大，這會使直升機傾斜，并使槳葉根部產(chǎn)生交變彎矩，使槳葉加速損壞。為了解決這個問題，槳葉和槳轂之間用一個水平鉸鏈或是柔性的連接起來，使槳葉可在旋翼平面上、下擺動，這樣由于鉸鏈不傳遞垂直方向的力，從而使兩邊升力平衡，這個鉸鏈稱為水平鉸或揮舞鉸。 1、旋翼受力（垂直鉸） 同樣，在使用了揮舞鉸后，由于槳葉的上下擺動，使每個槳葉的旋轉(zhuǎn)角速度發(fā)生變化，槳葉下?lián)]時，使旋翼角速度變小，上揮時，角速度增大，這個力稱為哥氏力，是沿旋翼周向作用在槳葉上的，也是周期變化的，同樣產(chǎn)生交變的根部彎曲力矩

10、，為了減少這個力的作用，通常再如上一個垂直放置的鉸鏈，使槳葉可在圓周方向做少量的前后擺動，這個鉸鏈叫做垂直鉸或擺振鉸。 1、旋翼受力（軸向鉸） 旋翼和螺旋槳相同，它的槳葉的迎角即槳距和拉力的產(chǎn)生有直接的關(guān)系，因而它的槳距也要求可調(diào)，從而調(diào)節(jié)和控制升力，這需要第3個鉸鏈使槳葉可以圍繞自身的軸運動，這個鉸稱為槳距角，或軸向鉸。這樣直升機的槳葉可以繞著3個鉸鏈揮舞、擺振和轉(zhuǎn)動，從而形成了一個構(gòu)造復雜，維護困難又壽命不高的槳轂系統(tǒng)。 2、動力傳遞和控制 直升機的動力是通過減速器的旋轉(zhuǎn)軸帶動旋翼傳送的，駕駛員操縱總距桿來改變槳葉的槳矩角(安裝角)實現(xiàn)旋翼的拉力增大或減小，使直升機上升或下降；改變飛行方向

11、則操縱周期變矩桿(也稱駕駛桿)，使旋翼的旋轉(zhuǎn)平面向某一方向傾斜，使直升機向這一方向飛去，執(zhí)行這個動作的機構(gòu)稱為自動傾斜器。圖4-51 自動傾斜器結(jié)構(gòu)示意圖 3、操縱及性能、操縱及性能 （1 1） 直升機垂直運動時旋翼產(chǎn)生拉力全部變?yōu)樯?，產(chǎn)生的反作用扭距被尾槳產(chǎn)生的拉力力矩平衡。向前飛時旋翼面前傾，所產(chǎn)生的拉力分解為向上的拉力和向前的推力，使直升機向前運動 。如果旋翼向右傾斜就會產(chǎn)生向右的分力，使直升機向右運動。同理，直升機可向其他方向運動。 3、操縱及性能、操縱及性能 （2 2） 駕駛員操縱直升機使用兩根駕駛桿和腳蹬，總距桿和油門通常連在一起，或稱為總距油門桿。駕駛桿后拉，旋翼槳矩增大，油門

12、開大，旋翼升力增加，直升機上升，前推則下降。周期變矩桿也稱為駕駛桿，裝在球鉸上可向任一方向偏移，帶動自動傾斜器向同一方向傾斜，使直升機向這一方向平移，腳蹬在單旋翼直升機上控制尾槳槳矩，改變尾槳拉力，從而改變直升機的航向(機頭所對方向)。對雙旋翼機腳蹬控制方向舵或其他航向控制機構(gòu)。 3、操縱及性能、操縱及性能 （3 3）v直升機的特點1、直升機的速度遠低于飛機。2、直升機的耗油率比飛機高。3、維護費用也高。4、在飛行性能方面無法和飛機相比。5、但使用場地靈活，對地形的適應性高。 直升機在通用航空中占有不可缺少的重要位置，在復雜地形和擁擠城市區(qū)域的短途運輸中也發(fā)揮著很大作用。直升機的速度遠低于飛機的原因 直升機的飛行速度受到多種因素限制，首先是旋翼直徑很大，翼尖的線速度很高，在加上相對氣流的速度，高速飛行時很容易接近音速，槳葉承擔不了這樣的阻力。此外由于旋翼的傾斜角度不可能很大，發(fā)動機的功率一大部分用于提供升力，提供拉力的比例不可能太大，因而直升機的速度遠低于飛機。迄今為止，直升機的最高飛行速度也只有400km/h左右，直升機的速度通常在300km/h以內(nèi)。直升機的速度遠低于飛機的原因 直升機的飛行速度受到多種因素限制，首先是旋翼直徑很大，翼尖的線速度很高，在加上相對氣流的速度，高速飛