直升机飞行原理及平衡

直升机飞行原理及平衡第1页，共18页，2023年，2月20日，星期六直升机飞行原理及平衡直升机原理纸飞机的飞行纸飞机飞行中的水桶中的回旋力直升机中的回旋力

直升机平衡平飞时的平衡平飞时力的平衡平飞需用其随速度的变化功率及平飞需用功率及其随速度的变化平飞需用功率随速度的变化直升机的后飞直升机的侧飞直升机的转动惯量第2页，共18页，2023年，2月20日，星期六纸飞机的飞行第3页，共18页，2023年，2月20日，星期六纸飞机飞行中的...纸飞机受力情况1.竖直方向G-f1=f`2.水平方向f2第4页，共18页，2023年，2月20日，星期六

因为在竖直方向上有风对飞机向上的分力的作用f1，从而减少重力对飞机作用。而在水平方向上有f2的作用，当我们用力掷纸飞机时，飞机就轻而易举的飞起来而对于直升机的飞行还有一个“回旋力”的作用。第5页，共18页，2023年，2月20日，星期六水桶中的回旋力在水桶中有半桶水时，假如我们用一个木棒来觉拌，水面会上升。这是因为水是流体，当我们搅拌它是它受到回旋力的作用。第6页，共18页，2023年，2月20日，星期六直升机中的回旋力直升机工作时它的轮在高速旋转，形成高速空气流，这就是，前面所提到过的流体回旋。飞机就在这个力场上开始上升。第7页，共18页，2023年，2月20日，星期六直升机的平衡问题加载中......第8页，共18页，2023年，2月20日，星期六平飞时的平衡...相对于速度轴系平飞时，作用在直升机上的力主要有旋空拉力T，全机重力G，机体的废阻力X身及尾桨推力T尾。前飞时速度轴系选取的原则是：X铀指向飞行速度V方向；Y轴垂直于X轴向上为正，2轴按右手法则确定。保持直升机等速直线平飞的力的平衡条件第9页，共18页，2023年，2月20日，星期六平飞时力的平衡X轴：T2=X身Y轴：T1=GZ轴：T3约等于T尾其中Tl，T2，T3分别为旋翼拉力在X，Y，Z三个方向的分量。对于单旋翼带尾桨直升机，由于尾桨轴线通常不在旋翼的旋转平面内，为保持侧向力矩平衡，直升机稍带坡度角r，故尾桨推力与水平面之间的夹角为y，T尾与T3方向不完全一致，因为y角很小，即cosr约等于1，故Z向力采用近似等号。第10页，共18页，2023年，2月20日，星期六平飞需用功率及其随速度的变化（1）平飞时，飞行速度垂直分量Vv=0，旋翼在重力方向和Z方向均无位移，在这两个方向的分力不做功，此时旋翼的需用功率由三部分组成：型阻功率——P型；诱导功率——P诱；废阻功率——P废。其中第三项是旋翼拉力克服机身阻力所消耗的功率。从上图可以看出，旋翼拉力的第二分力T2可平衡机身阻力X身。对旋翼而言，其分力T2在X轴方向以速度V作位移。显然旋翼必须做功，P=T2V或P废=X身V，而机身废阻X身在机身相对水平面姿态变化不大的情况下，其值近似与V的平方成正比，这样废阻功第11页，共18页，2023年，2月20日，星期六平飞需用功率及其随速度的变化（图）第12页，共18页，2023年，2月20日，星期六平飞需用功率随速度的变化（3）率P废就可以近似认为与平飞速度的三次方成正比，如上图中的点划线③所示。平飞时，诱导功率为P诱=TV，其中T为旋翼拉力，vl为诱导速度。当飞行重量不变时，近似认为旋翼拉力不变，诱导速度271随平飞速度V的增大而减小，因此平飞诱导功率P诱随平飞速度V的变化如上图中细实线②所示。平飞型阻功率尸型则与桨叶平均迎角有关。随平飞速度的增加其平均迎角变化不大。所以P型随乎飞速度V的变化不大，如图中虚线①所示。第13页，共18页，2023年，2月20日，星期六……图中的实线④为上述三项之和，即总的平飞需用功率P平需随平飞速度的变化而变化。它是一条马鞍形的曲线：小速度平飞时，废阻功率很小，但这时诱导功率很大，所以总的乎飞需用功率仍然很大。但比悬停时要小些。在一定速度范围内，随着平飞速度的增加，由于诱导功率急剧下降，而废阻功率的增量不大，因此总的平飞需用功率随乎飞速度的增加呈下降趋势，但这种下降趋势随V的增加逐渐减缓。速度继续增加则由于废阻功率随平飞速度增加急剧增加。平飞需用功率随V的增加在达到平飞需用功率的最低点后增加；总的平飞需用功率随V的变化则呈上升趋势，而且变得愈来愈明显第14页，共18页，2023年，2月20日，星期六直升机的后飞（）相对气流不对称，引起挥舞及桨叶迎角的变化第15页，共18页，2023年，2月20日，星期六直升机的侧飞侧飞是直升机特有的又一种飞行状态，它与悬停、小速度垂直飞行及后飞一起是实施某些特殊作业不可缺少的飞行性能。一般侧飞是在悬停基础上实施的飞行状态。其特点是要多注意侧向力的变化和平衡。由于直升机机体的侧向投影面积很大，机体在侧飞时其空气动力阻力特别大，因此直升机侧飞速度通常很小。由于单旋翼带尾桨直升机的侧向受力是不对称的，因此左侧飞和右侧飞受力各不相同。向后行桨叶一侧侧飞，旋翼拉力向后行桨叶一例的水平分量大于向前行桨叶一侧的尾桨推力，直升机向后方向运动，会产生与水平分量反向的空气动力阻力Z。当侧力平衡时，水平分量等于尾桨推力与空气动力阻力之和，能保持等速向后行桨叶一侧侧飞。向前行桨叶一例侧飞时，旋翼拉力的水平分量小于尾桨推力，在剩余尾桨推力作用下，直升机向民桨推力方向一例运动，空气动力阻力与尾桨推力反向，当侧力平衡时，保持等速向前行桨叶一侧飞行。第16页