直升機飛行原理及平衡

關(guān)于直升機飛行原理及平衡第1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月直升機飛行原理及平衡直升機原理紙飛機的飛行紙飛機飛行中的水桶中的回旋力直升機中的回旋力

直升機平衡平飛時的平衡平飛時力的平衡平飛需用其隨速度的變化功率及平飛需用功率及其隨速度的變化平飛需用功率隨速度的變化直升機的后飛直升機的側(cè)飛直升機的轉(zhuǎn)動慣量第2頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月紙飛機的飛行第3頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月紙飛機飛行中的...紙飛機受力情況1.豎直方向G-f1=f`2.水平方向f2第4頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月

因為在豎直方向上有風對飛機向上的分力的作用f1，從而減少重力對飛機作用。而在水平方向上有f2的作用，當我們用力擲紙飛機時，飛機就輕而易舉的飛起來而對于直升機的飛行還有一個“回旋力”的作用。第5頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月水桶中的回旋力在水桶中有半桶水時，假如我們用一個木棒來覺拌，水面會上升。這是因為水是流體，當我們攪拌它是它受到回旋力的作用。第6頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月直升機中的回旋力直升機工作時它的輪在高速旋轉(zhuǎn)，形成高速空氣流，這就是，前面所提到過的流體回旋。飛機就在這個力場上開始上升。第7頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月直升機的平衡問題加載中......第8頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月平飛時的平衡...相對于速度軸系平飛時，作用在直升機上的力主要有旋空拉力T，全機重力G，機體的廢阻力X身及尾槳推力T尾。前飛時速度軸系選取的原則是：X鈾指向飛行速度V方向；Y軸垂直于X軸向上為正，2軸按右手法則確定。保持直升機等速直線平飛的力的平衡條件第9頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月平飛時力的平衡X軸：T2=X身Y軸：T1=GZ軸：T3約等于T尾其中Tl，T2，T3分別為旋翼拉力在X，Y，Z三個方向的分量。對于單旋翼帶尾槳直升機，由于尾槳軸線通常不在旋翼的旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)，為保持側(cè)向力矩平衡，直升機稍帶坡度角r，故尾槳推力與水平面之間的夾角為y，T尾與T3方向不完全一致，因為y角很小，即cosr約等于1，故Z向力采用近似等號。第10頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月平飛需用功率及其隨速度的變化（1）平飛時，飛行速度垂直分量Vv=0，旋翼在重力方向和Z方向均無位移，在這兩個方向的分力不做功，此時旋翼的需用功率由三部分組成：型阻功率——P型；誘導功率——P誘；廢阻功率——P廢。其中第三項是旋翼拉力克服機身阻力所消耗的功率。從上圖可以看出，旋翼拉力的第二分力T2可平衡機身阻力X身。對旋翼而言，其分力T2在X軸方向以速度V作位移。顯然旋翼必須做功，P=T2V或P廢=X身V，而機身廢阻X身在機身相對水平面姿態(tài)變化不大的情況下，其值近似與V的平方成正比，這樣廢阻功第11頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月平飛需用功率及其隨速度的變化（圖）第12頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月平飛需用功率隨速度的變化（3）率P廢就可以近似認為與平飛速度的三次方成正比，如上圖中的點劃線③所示。平飛時，誘導功率為P誘=TV，其中T為旋翼拉力，vl為誘導速度。當飛行重量不變時，近似認為旋翼拉力不變，誘導速度271隨平飛速度V的增大而減小，因此平飛誘導功率P誘隨平飛速度V的變化如上圖中細實線②所示。平飛型阻功率尸型則與槳葉平均迎角有關(guān)。隨平飛速度的增加其平均迎角變化不大。所以P型隨乎飛速度V的變化不大，如圖中虛線①所示。第13頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月……圖中的實線④為上述三項之和，即總的平飛需用功率P平需隨平飛速度的變化而變化。它是一條馬鞍形的曲線：小速度平飛時，廢阻功率很小，但這時誘導功率很大，所以總的乎飛需用功率仍然很大。但比懸停時要小些。在一定速度范圍內(nèi)，隨著平飛速度的增加，由于誘導功率急劇下降，而廢阻功率的增量不大，因此總的平飛需用功率隨乎飛速度的增加呈下降趨勢，但這種下降趨勢隨V的增加逐漸減緩。速度繼續(xù)增加則由于廢阻功率隨平飛速度增加急劇增加。平飛需用功率隨V的增加在達到平飛需用功率的最低點后增加；總的平飛需用功率隨V的變化則呈上升趨勢，而且變得愈來愈明顯第14頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月直升機的后飛（）相對氣流不對稱，引起揮舞及槳葉迎角的變化第15頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月直升機的側(cè)飛側(cè)飛是直升機特有的又一種飛行狀態(tài)，它與懸停、小速度垂直飛行及后飛一起是實施某些特殊作業(yè)不可缺少的飛行性能。一般側(cè)飛是在懸停基礎(chǔ)上實施的飛行狀態(tài)。其特點是要多注意側(cè)向力的變化和平衡。由于直升機機體的側(cè)向投影面積很大，機體在側(cè)飛時其空氣動力阻力特別大，因此直升機側(cè)飛速度通常很小。由于單旋翼帶尾槳直升機的側(cè)向受力是不對稱的，因此左側(cè)飛和右側(cè)飛受力各不相同。向后行槳葉一側(cè)側(cè)飛，旋翼拉力向后行槳葉一例的水平分量大于向前行槳葉一側(cè)的尾槳推力，直升機向后方向運動，會產(chǎn)生與水平分量反向的空氣動力阻力Z。當側(cè)力平衡時，水平分量等于尾槳推力與空氣動力阻力之和，能保持等速向后行槳葉一側(cè)側(cè)飛。向前行槳葉一例側(cè)飛時，旋翼拉力的水平分量小于尾槳推力，在剩余尾槳推力作用下，直升機向民槳推力方向一例運動，空氣動力阻力與尾槳推力反向，當側(cè)力平衡時，保持等速向前行槳葉一側(cè)飛行。第16頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月直升機