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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:


在现代直升机的结构中,桨叶与变距机构之间安装有变距摇臂,摇臂置于桨叶之前,这种安装方式使得当桨叶要向上挥舞时桨叶角自动减小,向下挥舞时桨叶角自动增大,以平衡升力的不对称,如图 1-25所示。这样避免了驾驶员必须操纵周期杆来克服升力的不对称,这种方法叫做自动周期变距法(△铰接效应)(DELTA HINGE EFFECT)。

图 1-25自动周期变距法

1.6.2速度限制和桨尖失速
速度限制主要是指旋翼转速和直升机飞行速度的限制。
旋翼转速限制必须考虑以下几个方面:
1
)离心载荷:转速越大,作用到桨叶上的离心载荷越大,对桨叶能够承受离心载荷的强度要求越高,设计时必须在桨叶的强度和良好的翼型之间找到平衡点。

2
)升力要求:
如果旋翼转速太低,桨叶不能产生足够的升力克服飞机的重力


3
)桨叶惯性:由于桨叶的惯性作用,桨叶在飞行中转速的变化将受到阻碍,实际上主桨叶的转速在所有飞行状态中基本保持在一个很小的范围内变化。


直升机飞行速度限制考虑的一个重要因素是后退桨叶的失速。在较大的飞行速度下,气流流过后退桨叶叶根处的方向将变成从后缘至前缘,因为此时叶根处的转速远远小于飞行速度
当出现这种情况时,这部分区域将不产生任何升力,这块区域处于后退桨叶的叶根处,形状近似为三角形,飞行速度越大,三角形的面积越大,从而引起升力的不对称越严重,驾驶员必须进一步前移周期操纵杆来克服这种现象(前面已讨论过),一旦周期操纵杆向前移动量达到了其限动位置而没有完全克服失速现象时,飞行速度将无法继续增大,因为旋转平面将开始向后倾斜。
如果为了克服后退桨叶叶根处的失速而增大旋翼转速,将引起另一种现象,即前进桨叶的激波。这是因为前进桨叶叶尖处的转动速度加上飞行速度有可能进入音速范围,叶尖将产生激波,从而引起前进桨叶升力的减小和严重的直升机振动。

高叶尖速度
图 1-26桨叶失速区域示意图


第 1.7节涡环效应和自转
1.7.1涡环效应
这种现象会在直升机垂直下降且下降率较大时发生,是一种危险的现象。正常飞行时气流是从上至下通过主桨,而在自转时则是从下向上通过主桨。
这种现象发生后向下的气流将由于下降率较大而存在一个向上流动的趋势,这将引起如图 1-27所示的气流回流(涡环)的状态,涡环效应将造成气流分离、振动和升力的减小。

图 1-27涡环效应
克服涡环效应的方法有两个,如果直升机高度足够,驾驶员可以放低总距杆进入自转飞行状态,这样可以使所有的气流都变成从下向上流动,只要飞机脱离了涡流效应,再将飞机恢复到正常飞行状态,然后再以较小的下降率下降。另一种方法是驾驶员前推周期变距杆使飞机进入直接飞行状态,一旦脱离了涡环效应,再提总距杆减小下降率。

1.7.2自转
1自转
如果在飞行中发动机失效(功率完全失去),只要外界条件允许,直升机可以在选定的场地或区域进行安全降落,且不产生硬着陆,这种飞行方式叫自转。
在发动机失效的初始瞬间,驾驶员必须立即将总距杆放到最低桨距位置,否则的话主桨转速将迅速减小引起桨叶锥体角迅速增大,桨叶快速向上挥舞。这是因为功率失去后无法克服桨叶的型阻,大桨叶角会使阻力较大,旋翼转速会迅速下降,随着旋翼转速的迅速减小,离心力将无法再保持住理想的锥体角,锥体角将迅速增大,造成桨叶根部应力迅速增大引起桨叶大梁弯曲甚至完全折断。
在完全放低总距杆的同时,驾驶员还必须松开脚蹬使尾桨距减小,且操纵周期变距杆保持约 60节的前飞速度。完成上述动作后,直升机将进入下降飞行通道且保持一定的前飞速度。
图 1-28中显示在正常飞行时气流是向下进入主桨的,而在自转时,尽管主桨仍然基本保持与正常飞行时一样的前倾角度,但气流流动方向变成了从下向上。

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