【簡介:】直升機(jī)主要由機(jī)體和升力(含旋翼和尾槳)、動力、傳動三大系統(tǒng)以及機(jī)載飛行設(shè)備等組成。旋翼一般由渦輪軸發(fā)動機(jī)或活塞式發(fā)動機(jī)通過由傳動軸及減速器等組成的機(jī)械傳動系統(tǒng)來驅(qū)動
直升機(jī)主要由機(jī)體和升力(含旋翼和尾槳)、動力、傳動三大系統(tǒng)以及機(jī)載飛行設(shè)備等組成。旋翼一般由渦輪軸發(fā)動機(jī)或活塞式發(fā)動機(jī)通過由傳動軸及減速器等組成的機(jī)械傳動系統(tǒng)來驅(qū)動,也可由槳尖噴氣產(chǎn)生的反作用力來驅(qū)動。目前實(shí)際應(yīng)用的是機(jī)械驅(qū)動式的單旋翼直升機(jī)及雙旋翼直升機(jī),其中又以單旋翼直升機(jī)數(shù)量最多。
??? 直升機(jī)的最大速度可達(dá)300km/h以上,俯沖極限速度近400km/h,使用升限可達(dá)6000m(世界紀(jì)錄為12450m),一般航程可達(dá)600~800km左右。攜帶機(jī)內(nèi)、外副油箱轉(zhuǎn)場航程可達(dá)2000km以上。根據(jù)不同的需要直升機(jī)有不同的起飛重量。當(dāng)前世界上投入使用的重型直升機(jī)最大的是俄羅斯的米-26(最大起飛重量達(dá)56t,有效載荷20t)。
直升機(jī)的突出特點(diǎn)是可以做低空(離地面數(shù)米)、低速(從懸停開始)和機(jī)頭方向不變的機(jī)動飛行,特別是可在小面積場地垂直起降。由于這些特點(diǎn)使其具有廣闊的用途及發(fā)展前景。在軍用方面已廣泛應(yīng)用于對地攻擊、機(jī)降登陸、武器運(yùn)送、后勤支援、戰(zhàn)場救護(hù)、偵察巡邏、指揮控制、通信聯(lián)絡(luò)、反潛掃雷、電子對抗等。在民用方面應(yīng)用于短途運(yùn)輸、醫(yī)療救護(hù)、救災(zāi)救生、緊急營救、吊裝設(shè)備、地質(zhì)勘探、護(hù)林滅火、空中攝影等。海上油井與基地間的人員及物資運(yùn)輸是民用的一個重要方面。
目前直升機(jī)相對飛機(jī)而言,振動和噪聲水平較高、維護(hù)檢修工作量較大、使用成本較高,速度較低,航程較短。直升機(jī)今后的發(fā)展方向就是在這些方面加以改進(jìn)。
直升機(jī)的發(fā)展簡史
中國的竹蜻蜓
中國的竹蜻蜓和意大利人達(dá)芬奇的直升機(jī)草圖,為現(xiàn)代直升機(jī)的發(fā)明提供了啟示,指出了正確的思維方向,它們被公認(rèn)是直升機(jī)發(fā)展史的起點(diǎn)。
??? 竹蜻蜓又叫飛螺旋和“中國陀螺”,這是我們祖先的奇特發(fā)明。有人認(rèn)為,中國在公元前400年就有了竹蜻蜓,另一種比較保守的估計(jì)是在明代(公元1400年左右)。這種叫竹蜻蜓的民間玩具,一直流傳到現(xiàn)在。
??? 現(xiàn)代直升機(jī)盡管比竹蜻蜓復(fù)雜千萬倍,但其飛行原理卻與竹蜻蜓有相似之處?,F(xiàn)代直升機(jī)的旋翼就好像竹蜻蜓的葉片,旋翼軸就像竹蜻蜓的那根細(xì)竹棍兒,帶動旋翼的發(fā)動機(jī)就好像我們用力搓竹棍兒的雙手。竹蜻蜓的葉片前面圓鈍,后面尖銳,上表面比較圓拱,下表面比較平直。當(dāng)氣流經(jīng)過圓拱的上表面時,其流速快而壓力?。划?dāng)氣流經(jīng)過平直的下表面時,其流速慢而壓力大。于是上下表面之間形成了一個壓力差,便產(chǎn)生了向上的升力。當(dāng)升力大于它本身的重量時,竹蜻蜓就會騰空而起。直升機(jī)旋翼產(chǎn)生升力的道理與竹蜻蜓是相同的。
《大英百科全書》記載道:這種稱為“中國陀螺”的“直升機(jī)玩具”在15世紀(jì)中葉,也就是在達(dá)芬奇繪制帶螺絲旋翼的直升機(jī)設(shè)計(jì)圖之前,就已經(jīng)傳入了歐洲。
《簡明不列顛百科全書》第9卷寫道:“直升機(jī)是人類最早的飛行設(shè)想之一,多年來人們一直相信最早提出這一想法的是達(dá)?芬奇,但現(xiàn)在都知道,中國人比中世紀(jì)的歐洲人更早做出了直升機(jī)玩具。”
??? 意大利達(dá)芬奇的畫
意大利人達(dá)芬奇在1483年提出了直升機(jī)的設(shè)想并繪制了草圖。
19世紀(jì)末,在意大利的米蘭圖書館發(fā)現(xiàn)了達(dá)芬奇在1475年畫的一張關(guān)于直升機(jī)的想象圖。這是一個用上漿亞麻布制成的巨大螺旋體,看上去好像一個巨大的螺絲釘。它以彈簧為動力旋轉(zhuǎn),當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時,就會把機(jī)體帶到空中。駕駛員站在底盤上,拉動鋼絲繩,以改變飛行方向。西方人都說,這是最早的直升機(jī)設(shè)計(jì)藍(lán)圖。
人類第一架直升機(jī)
1907年8月,法國人保羅?科爾尼研制出一架全尺寸載人直升機(jī),并在同年11月13日試飛成功。這架直升機(jī)被稱為“人類第一架直升機(jī)”。這架名為“飛行自行車”的直升機(jī)不僅靠自身動力離開地面0.3米,完成了垂直升空,而且還連續(xù)飛行了20秒鐘,實(shí)現(xiàn)了自由飛行。
保羅科爾尼研制的直升機(jī)帶兩副旋翼,主結(jié)構(gòu)為一根V形鋼管,機(jī)身由V形鋼管和6個鋼管構(gòu)成的星形件組成,并采用鋼索加強(qiáng),以增加框架結(jié)構(gòu)的剛度。V形框架中部安裝一臺24馬力的 Antainette 發(fā)動機(jī)和操作員座椅。機(jī)身總長6.20米,重260千克。V形框架兩端各裝一副直徑為6米的旋翼,每副旋翼有2片槳葉。
世界上第一種試飛成功的直升機(jī)
1938年,年輕的德國姑娘漢納賴奇駕駛一架雙旋翼直升機(jī)在柏林體育場進(jìn)行了一次完美的飛行表演。這架直升機(jī)被直升機(jī)界認(rèn)為是世界上第一種試飛成功的直升機(jī)。
1936年,德國福克公司在對早期直升機(jī)進(jìn)行多方面改進(jìn)之后,公開展示了自己制造的FW-61直升機(jī),1年后該機(jī)創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄。這是一架機(jī)身類似固定翼飛機(jī),但沒有固定機(jī)翼的大型雙旋翼橫列式直升機(jī),它的兩副旋翼用兩組粗大的金屬架分別向右上方和左上方支起,兩副旋翼水平安裝在支架頂部。槳葉平面形狀是尖削的,用揮舞鉸和擺振鉸連接到槳轂上。用自動傾斜器使旋翼旋轉(zhuǎn)平面傾斜進(jìn)行縱向操縱,通過兩副旋翼朝不同方向傾斜實(shí)現(xiàn)偏航操縱。旋翼槳葉總距是固定不變的,通過改變旋翼轉(zhuǎn)速來改變旋翼拉力。利用方向舵和水平尾翼來增加穩(wěn)定性。FW61旋翼轂上裝有周期變距裝置,在旋翼旋轉(zhuǎn)過程中可改變槳葉槳距。還有一根可變動槳距的操縱桿來改變旋翼面的傾斜度,以實(shí)現(xiàn)飛行方向控制。FW61就是靠這套周期變距裝置和操縱桿保證了它的機(jī)動飛行。該機(jī)旋翼直徑7米。動力裝置是一臺功率140馬力的活塞發(fā)動機(jī)。這是世界上第一架具有正常操縱性的直升機(jī)。該機(jī)時速100~120公里,航程200公里,起飛重量953千克。
第一架實(shí)用直升機(jī)
1939年春,美國的伊戈?duì)?西科斯基完成了VS-300直升機(jī)的全部設(shè)計(jì)工作,同年夏天制造出一架原型機(jī)。這是一架單旋翼帶尾槳式直升機(jī),裝有三片槳葉的旋翼,旋翼直徑8.5米,尾部裝有兩片槳葉的尾槳。其機(jī)身為鋼管焊接結(jié)構(gòu),由V型皮帶和齒輪組成傳動裝置。起落架為后三點(diǎn)式,駕駛員座艙為全開放式。動力裝置是一臺四氣缸、75馬力的氣冷式發(fā)動機(jī)。這種單旋翼帶尾槳直升機(jī)構(gòu)型成為現(xiàn)在最常見的直升機(jī)構(gòu)型。
自首次系留飛行以來,西科斯基不斷對VS-300進(jìn)行改進(jìn),逐步加大發(fā)動機(jī)的功率。1940年5月13日,VS-300進(jìn)行了首次自由飛行,當(dāng)時安裝了90馬力的富蘭克林發(fā)動機(jī)。
世界上第一種投入批生產(chǎn)的直升機(jī)
??? R-4是美國沃特-西科斯基公司20世紀(jì)40年代研制的一種2座輕型直升機(jī),是世界上第1種投入批量生產(chǎn)的直升機(jī),也是美國陸軍航空兵、海軍、海岸警衛(wèi)隊(duì)和英國空軍、海軍使用的第一種軍用直升機(jī)。該機(jī)的公司編號為VS-316,VS-316A。美國陸軍航空兵的編號為R-4,美國海軍和海岸警衛(wèi)隊(duì)的編號為HNS-1,英國空軍將其命名為“食蚜虻”1(Hoverfly1),英國海軍將其命名為“牛虻”(Gadfly)。早期的活塞式發(fā)動機(jī)和木質(zhì)槳葉直升機(jī)
??? 在20世紀(jì)40年代至50年代中期是實(shí)用型直升機(jī)發(fā)展的第一階段,這一時期的典型機(jī)種有:美國的S-51、S-55/H-19、貝爾47;蘇聯(lián)的米-4、卡-18;英國的布里斯托爾-171;捷克的HC-2等。這一時期的直升機(jī)可稱為第一代直升機(jī)。
貝爾47是美國貝爾直升機(jī)公司研制的單發(fā)輕型直升機(jī),研制工作開始于1941年,試驗(yàn)機(jī)貝爾30于1943年開始飛行,1945年改名為貝爾47,1946年3月8日獲得美國民用航空署(CAA)的適航證,這是世界上第一架取得適航證的民用直升機(jī)。該機(jī)是單旋翼帶尾槳式布局、兩葉槳葉的蹺蹺板式旋翼。旋翼下面有穩(wěn)定桿,與槳葉呈直角。普通的自動傾斜器可進(jìn)行總距和周期變距操縱。尾梁后部有兩個槳葉的全金屬尾槳。
卡-18是蘇聯(lián)卡莫夫設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)的單發(fā)雙旋翼共軸式輕型多用途直升機(jī),于1957年年中首次飛行,此后不久投入批生產(chǎn)。采用兩副旋轉(zhuǎn)方向相反的3槳葉共軸式旋翼,槳葉為木質(zhì)結(jié)構(gòu)。裝1臺275馬力的九缸星形活塞式發(fā)動機(jī)。機(jī)身為鋼管焊接結(jié)構(gòu),具有輕金屬蒙皮和硬殼式尾梁。座艙內(nèi)可容納1名駕駛員和3名旅客。采用四輪式起落架,前起落架機(jī)輪可以自由轉(zhuǎn)向。
這個階段的直升機(jī)具有以下特點(diǎn):動力源采用活塞式發(fā)動機(jī),這種發(fā)動機(jī)功率小,比功率低(約為1.3千瓦/千克),比容積低(約247.5千克/米3)。采用木質(zhì)或鋼木混合結(jié)構(gòu)的旋翼槳葉,壽命短,約為600飛行小時。槳葉翼型為對稱翼型,槳尖為矩形,氣動效率低,旋翼升阻比為6.8左右,旋翼效率通常為0.6。機(jī)體結(jié)構(gòu)采用全金屬構(gòu)架式,空重與總重之比較大,約為0.65。沒有必要的導(dǎo)航設(shè)備,只有功能單一的目視飛行儀表,通信設(shè)備為電子管設(shè)備。動力學(xué)性能不佳,最大飛行速度低(約為200千米/小時),振動水平在0.25g左右,噪聲水平約為110分貝,乘坐舒適性差。渦軸發(fā)動機(jī)和金屬槳葉直升機(jī)
20世紀(jì)50年代中期至60年代末是實(shí)用型直升機(jī)發(fā)展的第二階段。這個階段的典型機(jī)種有:美國的S-61、貝爾209/AH-1、貝爾204/UH-1,蘇聯(lián)的米-6、米-8、米-24,法國的SA321“超黃蜂”等。這個時期開始出現(xiàn)專用武裝直升機(jī),如AH-1和米-24。這些直升機(jī)稱為稱為第二代直升機(jī)。
這個階段的直升機(jī)具有以下特點(diǎn):動力源開始采用第一代渦輪軸發(fā)動機(jī)。渦輪軸發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的功率比活塞式發(fā)動機(jī)大得多,使直升機(jī)性能得到很大提高。第一代渦輪軸發(fā)動機(jī)的比功率約為3.62千瓦/千克,比容積為294.9千瓦/米3左右。直升機(jī)旋翼槳葉由木質(zhì)和鋼木混合結(jié)構(gòu)發(fā)展成全金屬槳葉,壽命達(dá)到1200飛行小時。槳葉翼型為非對稱的,槳尖簡單尖削與后掠,氣動效率有所提高,旋翼升阻比達(dá)到7.3,旋翼效率提高到0.6。機(jī)體結(jié)構(gòu)為全金屬薄壁結(jié)構(gòu),空重與總重之比降低到0.5附近。已采用減振的吸能起落架和座椅。機(jī)體外形開始考慮流線化,以減小氣動阻力。直升機(jī)座艙開始采用縱列式布置,使機(jī)身變窄。性能明顯改善,最大飛行速度達(dá)到200~250千米/小時,振動水平降低到0.15g左右,噪聲水平為100分貝,乘坐舒適性有所改善。
第三代直升機(jī)
20世紀(jì)70年代至80年代是直升機(jī)發(fā)展的第三階段,典型機(jī)種有:美國的S-70/UH-60“黑鷹”、S-76、AH-64“阿帕奇”,蘇聯(lián)的卡-50、米-28,法國的SA365“海豚”,意大利的A129“貓鼬”等。
在這一階段,出現(xiàn)了專門的民用直升機(jī)。為了深入研究直升機(jī)的氣動力學(xué)和其它問題,這時也設(shè)計(jì)制造了專用的直升機(jī)研究機(jī)(如S-72和貝爾533)。各國競相研制專用武裝直升機(jī),促進(jìn)了直升機(jī)技術(shù)的發(fā)展。
這個階段的直升機(jī)具有以下特點(diǎn):渦輪軸發(fā)動機(jī)發(fā)展到第二代,改用了自由渦軸結(jié)構(gòu),因此具有較好的轉(zhuǎn)速控制特征,改善了起動性能,但加速性能沒有定軸結(jié)構(gòu)的好。發(fā)動機(jī)的重量和體積有所減小,壽命和可靠性均有提高。典型的發(fā)動機(jī)耗油率為0.36千克/千瓦小時,與活塞式發(fā)動機(jī)差不多。旋翼槳葉采用復(fù)合材料,其壽命比金屬槳葉有大幅度提高,達(dá)到3600小時左右。翼型不再借用固定翼飛機(jī)的翼型,而是為直升機(jī)專門研制的翼型,即二維曲線變化翼型。槳尖呈拋物線后掠。槳轂廣泛使用彈性軸承,有的成無鉸式。尾槳已開始采用效率高又安全的涵道尾槳。旋翼升阻比達(dá)8.5左右,旋翼效率提高到0.7左右。機(jī)體次結(jié)構(gòu)也采用復(fù)合材料制造,復(fù)合材料占機(jī)體總重的比例通常為10%左右,直升機(jī)的空重/總重比一般為0.5。對于軍用直升機(jī),特別是武裝直升機(jī)來說,提出了抗彈擊和耐墜毀要求。美軍方提出了軍用直升機(jī)耐毀標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-1290,已成為軍用直升機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為滿足這些標(biāo)準(zhǔn),軍用直升機(jī)采用了乘員裝甲保護(hù),專門設(shè)計(jì)了耐墜毀起落架、座椅和燃油系統(tǒng)。電子系統(tǒng)已發(fā)展到半集成型。直升機(jī)采用大規(guī)模集成電路通訊設(shè)備、集成的自主導(dǎo)航設(shè)備、集成儀表、電子式與機(jī)械式混合操縱機(jī)構(gòu)等。機(jī)上的電子設(shè)備之間靠一條雙向數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線交連,通過這條總線可進(jìn)行信息發(fā)射和接收。直升機(jī)采用混合布置的局部集成駕駛艙。第一代夜視系統(tǒng)的使用使直升機(jī)具備了夜間飛行能力。這種較為先進(jìn)的半集成電子設(shè)備使直升機(jī)通訊距離顯著增大,導(dǎo)航距離與精度明顯提高,儀表數(shù)量有所減少,飛行員工作負(fù)荷得到減輕,也使直升機(jī)具備了機(jī)動/貼地飛行以及在不利氣象/夜間條件下的飛行能力,從而提高了直升機(jī)的整體性能。動力學(xué)性能明顯提高。直升機(jī)的升阻比達(dá)到5.4,全機(jī)振動水平約為0.1g,噪聲水平低于95分貝,最大飛行速度達(dá)到300千米/小時。
現(xiàn)代直升機(jī)
20世紀(jì)90年代是直升機(jī)發(fā)展的第四階段,出現(xiàn)了目視、聲學(xué)、紅外及雷達(dá)綜合隱身設(shè)計(jì)的武裝偵察直升機(jī)。典型機(jī)種有:美國的RAH-66和S-92,國際合作的“虎”、NH90和EH101等,稱為第四代直升機(jī)。
這個階段的直升機(jī)具有以下特點(diǎn):采用第3代渦軸發(fā)動機(jī),這種發(fā)動機(jī)雖然仍采用自由渦軸結(jié)構(gòu),但采用了先進(jìn)的發(fā)動機(jī)全權(quán)數(shù)字控制系統(tǒng)及自動監(jiān)控系統(tǒng),并與機(jī)載計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)集成在一起,有了顯著的技術(shù)進(jìn)步和綜合特性。第3代渦軸發(fā)動機(jī)的耗油率僅為0.28千克/千瓦小時,低于活塞式發(fā)動機(jī)的耗油率。其代表性的發(fā)動機(jī)有T800、RTM322和RTM390。槳葉采用碳纖維、凱芙拉等高級復(fù)合材料制成,槳葉壽命達(dá)到無限。新型槳尖形狀繁多,較突出的有拋物線后掠形和先前掠再后掠的BERP槳尖。這些新槳尖的共同特點(diǎn)是可以減弱槳尖的壓縮性效應(yīng),改善槳葉的氣動載荷分布,降低旋翼的振動和噪聲,提高旋翼的氣動效率。球柔性和無軸承槳轂獲得了廣泛應(yīng)用,槳轂殼體及槳葉的連接件采用復(fù)合材料,使結(jié)構(gòu)更為緊湊,重量大為降低,阻力大大減小。旋翼升阻比達(dá)到10.5,旋翼效率為0.8。這個階段應(yīng)用了無尾槳反扭矩系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)是具有良好的操縱響應(yīng)特性、振動小、噪聲低,不需要尾傳動軸和尾減速,使零部件數(shù)量大大減小,因而提高了可維護(hù)性。復(fù)合材料在直升機(jī)上獲得了前所未有的廣泛應(yīng)用。直升機(jī)開始采用復(fù)合材料主結(jié)構(gòu),復(fù)合材料的應(yīng)用比例大幅度上升,通常占機(jī)體結(jié)構(gòu)重量的30~50%。這一時期的民用型直升機(jī)的空重/總重比約為0.37。高度集成化的電子設(shè)備。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)及智能技術(shù)在直升機(jī)上獲得應(yīng)用,直升機(jī)電子設(shè)備朝著高度集成化方向發(fā)展。這一時期的直升機(jī),采用了先進(jìn)的增穩(wěn)增控裝置,用電傳、光傳操縱取代了常規(guī)的操縱系統(tǒng),采用先進(jìn)的捷聯(lián)慣導(dǎo)、衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備及組合導(dǎo)航技術(shù),先進(jìn)的通訊、識別及信息傳輸設(shè)備,先進(jìn)的目標(biāo)識別、瞄準(zhǔn)、武器發(fā)射等火控設(shè)備及先進(jìn)的電子對抗設(shè)備,采用了總線信息傳輸與數(shù)據(jù)融合技術(shù),并正向傳感器融合方向發(fā)展。機(jī)上的電子、火控及飛行控制系統(tǒng)等通過多余度數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線交連,實(shí)現(xiàn)了信息共享。采用了多功能集成顯示技術(shù),用少量多功能顯示器代替大量的單個儀表,通過鍵盤控制顯示直升機(jī)的飛行信息,利用中央計(jì)算機(jī)對通訊、導(dǎo)航、飛行控制、敵我識別、電子對抗、系統(tǒng)監(jiān)視、武器火控的信息進(jìn)行集成處理從而進(jìn)行集成控制。采用這類先進(jìn)的集成電子設(shè)備,大大簡化了直升機(jī)座艙布局和儀表板布置,系統(tǒng)部件得到簡化,重量大大減輕。更主要的是極大地減輕了飛行員工作負(fù)擔(dān),改善了直升機(jī)的飛機(jī)品質(zhì)和使用性能。直升機(jī)的全機(jī)升阻比達(dá)到6.6,振動水平降到0.05g,噪聲水平小于90分貝,最大速度可達(dá)到350千米/小時。
直升機(jī)的飛行原理
直升機(jī)的頭上有個大螺旋槳,尾部也有一個小螺旋槳,小螺旋槳為了抵消大螺旋槳產(chǎn)生的反作用力。直升機(jī)發(fā)動機(jī)驅(qū)動旋翼提供升力,把直升機(jī)舉托在空中,旋翼還能驅(qū)動直升機(jī)傾斜來改變方向。螺旋槳轉(zhuǎn)速影響直升機(jī)的升力,直升機(jī)因此實(shí)現(xiàn)了垂直起飛及降落。
水平面內(nèi)的機(jī)動,如加速和減速、盤旋、轉(zhuǎn)彎、水平“8”字機(jī)動、蛇形機(jī)動等;
鉛垂平面內(nèi)的機(jī)動,如急躍升和俯沖;
空間立體機(jī)動,如盤旋下降、戰(zhàn)斗轉(zhuǎn)彎,躍升中的回轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)彎。
? 這些動作屬于簡單特技。 屬于復(fù)雜特技的有:筋斗、橫滾、蘭威斯曼特技和若干其他特技,如倒飛等。在一定條件下這些特技動作,能在某些型號直升機(jī)上完成。另外,按照直升機(jī)運(yùn)動的特性,機(jī)動飛行分為穩(wěn)定和不穩(wěn)定兩種,其加速度保持不變的稱為穩(wěn)定機(jī)動,如穩(wěn)定盤旋;而變加速度機(jī)動,則稱作不穩(wěn)定機(jī)動。下面分析幾種典型機(jī)動飛行。下面分析幾種典型機(jī)動飛行。
水平直線加速機(jī)動
當(dāng)速度加大后,機(jī)身阻力也隨之加大,若要保持同樣大小的加速度,則要求增大槳盤傾斜角和旋翼拉力。如果得不到滿足,則直升機(jī)平飛加速度就會隨之減小至零,而直升機(jī)就會在一個較大的飛行速度下平飛。
水平轉(zhuǎn)彎?
假設(shè)直升機(jī)以一定速度、一定高度向右轉(zhuǎn)彎,即所謂等高、等速水平轉(zhuǎn)彎。這種情況下,槳盤側(cè)向傾斜17.3度,旋冀拉力增大5%。此時,旋翼拉力的鉛垂分力平衡直升機(jī)的重力,法向過載等于l,以保持高度不變;旋翼拉力的水平分力指向右側(cè),得到0.311g的側(cè)向過載,這就是直升機(jī)作水平轉(zhuǎn)彎所需要的側(cè)力。
垂直機(jī)動飛行
? 垂直機(jī)動飛行通常需要變化高度、速度、總距以及飛行姿態(tài)和曲率半徑。假設(shè)某型直升機(jī)在鉛垂平面內(nèi)作一圓圈飛行,即所謂垂直筋斗;見下圖。為了簡化分析,假設(shè)直升機(jī)在筋斗過程中速度保持不變,直升機(jī)只受重力的作用(這種假設(shè)實(shí)際上不可能,因?yàn)檫€有其他力的影響)。當(dāng)半徑和速度保持不變時(見下左圖)表明直升機(jī)的向心力是恒定的。 在筋斗的底部重力與旋翼拉力的方向是相反的;在垂直向上、向下時,重力與拉力垂直;在筋斗頂部,重力與拉力方向相同。這就清楚表明旋翼產(chǎn)生的拉力要持續(xù)變化,才能保持向心力恒定并指向圓圈中心。當(dāng)直升機(jī)在筋斗底部的時候,旋翼必須向上產(chǎn)生3倍于直升機(jī)自身重量的拉力,并且槳盤要向前傾斜28.5度或向后傾斜24.5度。這樣的要求,對于大多數(shù)直升機(jī)來說是難以辦到的。