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直升机全方位讲述

时间:2011-04-04 21:08来源:蓝天飞行翻译 作者:航空 点击:


图 1-4是对第一种理论的描述,图 1-5是对第二种理论的描述,我们不想对这两种理论的对错进行评判,从某种意义上来说,升力的产生也许是上述两种理论的共同作用的结果。
气流


图 1-4伯努利原理解释升力的产生图 1-5牛顿第三定律原理解释升力的产生升力大小的计算通过下面的公式来进行:
L=.ClρV2S
其中:
L:升力 Cl:升力系数 ρ:空气密度

V:气流速度 S:翼型面积升力系数 Cl是指在给定状态下翼型能够产生升力的能力,升力系数的大小主要


取决于翼型横截面的形状。空气密度 ρ的测量单位是国际单位公斤 /米2(Kg/cm2),用希腊字母 ρ表示。在公式中气流速度 V是以平方的形式出现,也就是说,如果其他因素保持不变,
升力的大小将随着速度的平方比而变化。面积 S是指翼型的表面积,对于直升机桨叶来说它将是一个常数。

1.2.2直升机翼型的选择
1 翼型升力是由翼型产生的,翼型可以有不同的形状和尺寸,但产生升力的原理是一样的,且翼型都有弯曲的表面和逐渐收敛的后缘。直升机主桨叶最常采用的翼型是对称翼型,这种翼型的特点是上下两部分完全对称,选择用这样翼型的原因在后面讨论。


在进一步讨论之前,有必要介绍一些专用术语。翼型弯曲的程度叫翼型的弯度,所谓大弯度翼型是指一个翼型的上表面的弯曲程度远大于下表面的弯曲程度。
相对气流是指作用在翼型上的所有产生升力的气流的总和。在受力分析图中相对气流通常以矢量的形式来表示,也就是说,它既有大小,也有方向。
图 1-6和图 1-7分别为非对称翼型和对称翼型。
图 1-6非对称翼型图 1-7对称翼型
2直升机桨叶翼型的选择
比较常用的直升机桨叶翼型是对称翼型,这种翼型具有高升阻比的特点,即在允许的速度范围内从翼根到翼尖能够产生较大的升力,同时阻力较小。
但选择对称翼型的主要理由是它具有稳定的压力中心。压力中心是指升力在翼型弦线上的作用点,在固定翼飞机机翼的翼型上,随着攻角的变化,压力中心沿着弦线移动,这对于固定翼飞机来说问题不大,因为它的尾翼可提供纵向稳定性。而对于直升机的主桨叶来说则是不可接受的,因为在直升机上桨叶的攻角在飞行中是在不停地变化的,压力中心的不停移动将引起桨叶的扭转而使桨叶应力增加,同时给飞行员带来额外的操纵要求。
对称翼型的压力中心的作用点与弦线的重心和变距轴基本重合,因此随着攻角的变化压力中心作用点位置保持基本不变,这样可以减轻飞行员的操纵负担。
随着迎角增大,压力中心向前移动。

1.2.3主旋翼
1主旋翼
当旋翼转动时,每片桨叶都将产生升力,为了画受力图和受力分析的方便,我们把每片桨叶产生的升力合成为一个力,这个力作用在桨叶叶尖旋转平面的中心,且垂直于这个平面 ,这个力叫做旋翼有效力,也叫旋翼总空气动力。
图 1-9中的主桨叶形成一个倒锥体,桨叶与桨毂旋转平面之间的夹角叫做锥体角,它的定义是桨叶的展向中心线与桨叶叶尖平面之间的夹角。

图 1-8旋翼有效力
锥体角的大小在任何给定状态下与下列三个因素有关:

1
)升力:升力越大,锥体角越大

2
)离心力:桨叶转动速度越大,桨叶产生的离心力越大,桨叶将越远离桨毂,因此锥体角越小

3
)直升机重量:重量越大,桨叶必须产生越大的升力,因此重量的增加将增加锥体角

 

升力锥体角
叶尖旋转平面
离心力
重力
图 1-9旋翼锥体角实际上,在飞行中,直升机的重量在短时间里不会有明显的改变,因此对锥体角的影响不会明显。主桨叶是一个巨大的旋转质量体,在实际飞行中其转动速度基本保持不变,因此桨叶产生的离心力在整个飞行中也基本保持不变。因此在飞行中只有升力是一个可变因素影响锥体角的大小,在不同的飞行状态下,要想保持旋翼转速不变,改变发动机的功率必然会引起旋翼有效力的变化。

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