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直升機是靠螺旋槳帶動幾十噸的機身飛行,為什么把槳葉架起來卻經(jīng)不住機身的重量?

作者:Anita 發(fā)布時間: 2022-02-20 18:36:06

簡介:】其實,只要槳葉的受力角度搞正確,即使直升機是靜止的,直接用槳葉把它給架起來也是可以的,簡單來說就是:槳葉在旋轉(zhuǎn)的時候是一個怎樣的角度以及是如何受力的,那么靜態(tài)時的槳葉也需要

其實,只要槳葉的受力角度搞正確,即使直升機是靜止的,直接用槳葉把它給架起來也是可以的,簡單來說就是:槳葉在旋轉(zhuǎn)的時候是一個怎樣的角度以及是如何受力的,那么靜態(tài)時的槳葉也需要以同樣的角度去受力,這樣的話,槳葉就能把機身給架起來。大家不要想當然的覺得直升機的槳葉在旋轉(zhuǎn)的時候是水平的啊,然后覺得槳葉對機身的作用力就是簡單的垂直向上,這樣去理解就錯了,為什么?因為槳葉并不是直接跟槳軸連接在一起的,而是通過一個叫做“揮舞鉸”的部件后才和槳軸連接在一起,這個揮舞鉸的作用就是使槳葉能夠上下擺動,保證飛行器在飛行時的穩(wěn)定(揮舞鉸的具體作用這里不作詳細討論),所以,在揮舞鉸的作用下,直升機的槳葉在旋轉(zhuǎn)的時候其實是這樣的:

▲直升機槳葉受力分析圖

槳葉在旋轉(zhuǎn)時會稍微向上抬,形成一個 類似“倒錐形”的結(jié)構,如上圖所示,從圖中的受力分析我們可以看到,槳葉在高速旋轉(zhuǎn)過程中,除了會受到升力的影響外,同時還會受到自身離心力(一種虛擬的慣性力)的影響,其中力F1是離心力沿槳葉方向的分力,F(xiàn)2則是與升力相反方向的分力,F(xiàn)2可以抵消掉一部分升力,使槳葉不能在升力的作用下無限度的往上抬,而是保持在一個特定的角度,而且根據(jù)槳葉不同位置距離槳軸的距離不同,受到的升力和離心力的大小也是不同的,即槳葉受到的升力也并不是簡單的直接槳葉的某一點上,而是需要分配到槳葉的任何一個位置,同時,離心力的分力F1同時會對槳葉產(chǎn)生一個“拔”的力,這個力沿著槳葉方向,簡單來說就是:槳葉不僅僅受到往上“抬”的力,同時還會受到一個“拔”的力?!鞍巍绷Φ氖芰Ψ治龃蟾湃缦聢D所示:

圖中F合為F1和F2的合力,這個合力同樣起到把直升機拉起來的作用,所以,對于直升機的槳葉來說,首先是升力并不是作用在某一個點的,而是需要分配到整個槳葉上,同時離心力分力F1的作用會進一步減輕槳葉的負擔,關于這個對槳葉的“拔”力,我們可以這樣理解,舉一個例子:用三條長的薄鐵片看做是直升機的槳葉,一個重物看做是直升機,鐵片固定在重物上,此時如果你直接用鐵片抬,那么肯定不能把重物給抬起來,鐵片會彎掉,但是如果從一定的角度(倒錐形)同時拉這三條長鐵片的話,那么就能很輕松的把重物給抬起來了。因此,直升機的槳葉就有點類似這個原理,在不考慮流體對槳葉升力的話,我們可以直接理解成是通過“拉”或者“拔”槳葉把直升機帶起來的。

▲“倒錐形”轉(zhuǎn)動的槳葉

因此,如果想要在靜態(tài)的時候通過槳葉把直升機“抬起來”,那么就應該把槳葉稍稍往上抬一定的角度,然后沿著槳葉的方向施加拉力,即通過“拔”、“拉”槳葉把直升機給架起來,而不會直接往上抬槳葉,直接往上抬的話,力的作用就集中在槳葉的某一個點,肯定是行不通的,而通過拉槳葉的話,其實力作用點就是在槳軸上,而不是直接在槳葉上,這種情況下,是有可能在靜態(tài)時通過槳葉把直升機“拉”起來的!

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