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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:


如果在飞行中旋翼有效力减小至小于直升机的重力,则直升机垂直下降。
升力

升力
重力重力(a)(b)图 1-16直升机垂直飞行时的受力

1.4.2油门内联装置
当总距杆提起或放下时,桨叶与相对气流的迎角将发生变化,作用在桨叶上的阻力也将改变,增加桨距,桨叶迎风面积增大,阻力增加,如果没有任何补偿措施的话,桨叶转速将减小,升力的增加将被抵消而随之减小了。因此当提总变距杆时应提供额外的功率以保持旋翼转速不变,反之亦然。为实现这种补偿,直升机设计时将总距杆与油门杆进行内部联接,当提总距杆时自动增加油门提供额外功率,放下总距杆时油门自动减小以减小功率输出。
图 1-17是油门内联装置的示意图,图中总距杆前端的油门手柄即可实现功率的补偿,同时该手柄还可在发动机起动或关车时用于打开和关断油门,油门的操纵可以独立于总距杆的位置。

图 1-17油门内联装置
燃气涡轮发动机的控制原理相同,最典型的例子是装有 PT6系列发动机的直升机,燃气涡轮的转速由油门手柄控制,油门手柄的位置直接对应燃气涡轮转速(Ng)调节器,当总距杆提起或放下时,输入一个信号到自由涡轮转速(Nf)调节器以保证 Nf和旋翼转速 Nr恒定。
现代一些直升机的发动机采用燃油电子调节器,总距杆位置信号通过预调器以电子信号的形式传递给电子控制装置,预调器与总距杆以机械形式连接。

1.4.3悬停和地面效应
当旋翼升力大于直升机重力时,直升机将垂直上升,如果上升到一定高度而减小旋翼升力使之与重力大小相等,方向相反时,直升机将停止上升,这种飞行状态叫做悬停。
只要旋翼能够产生足够的升力来平衡飞机重力,直升机可在任何高度下悬停。
当直升机在较低的高度悬停,即非常接近地面时,这时的状态可以产生地面效应。这是由于桨叶叶尖处空气速度较大,形成一道从叶尖至地面的气帘,主旋翼转动带来的下洗气流将被集中在桨盘和机身下方,相对增大了主桨下部空气的密度,由升力公式可知,密度增加,升力增大,产生地面效应。因此由于地面效应的作用,升力增大,保持悬停所需的功率也就减小。
地面效应的最大有效高度大约等于旋翼直径的一半,随着高度逐渐增大至旋翼直径,地面效应逐渐减小直至完全消失。
地面效应的另一个名称叫做地面气垫,当直升机从悬停转成前飞状态时,由于主桨平面的前倾使得高密度空气向后移动,直升机必须增加功率以补偿因地面效应减少而带来的升力的降低。

图 1-18地面效应

 

第 1.5节过渡飞行和转换飞行
1.5.1过渡飞行
过渡飞行是指直升机从悬停状态转变成转换飞行状态之间的过程。要实现这个转变,首先应使主桨旋转平面向着需要飞行的方向倾斜,由于旋翼有效力是与叶尖旋转平面相垂直,因此旋翼有效力也将向着同方向偏转。这样将破坏升力和重力之间在悬停时的平衡状态,如图 1-19所示,将两个力按照力的合成法则进行合成,得到如图 1-20所示的合力。
旋翼有效力
旋翼有效力旋翼有效力
推力推力
重力
重力重力图 1-20图 1-21
图 1-20中升力和重力的合力目前没有与其相平衡的力,直升机将沿着合力的方向运动,这个合力叫做推力。
从图 1-20还可以看出,由旋翼有效力偏转产生的合力,也就是推力,它的作用方向并不是水平的,而是略向下倾斜,若不作修正,直升机将在前飞的同时还将下降高度伴随着地面效应的失去,其下降速率会迅速增加。
为弥补上述现象,应增大旋翼有效力使合力方向成水平,从实际操纵上来说,应提总距杆增加发动机的功率输出,这样可以使直升机保持水平飞行。我们也可以理解为在过渡飞行阶段,直升机旋翼旋转平面应向所需飞行的方向倾斜,同时提总距杆增加发动机功率,使得旋翼有效力偏转且增大,它的一个垂直分量是升力,且与重力平衡,另一个水平分量可以使直升机进入水平飞行状态。

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