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但大轉(zhuǎn)速將引起較大的阻力,同時(shí)葉尖處氣流產(chǎn)生的渦流也將引起較大的阻力,
因此該點(diǎn)的阻力分量很大,如圖1-29(c)。
將升力分量和阻力合成后得到自轉(zhuǎn)力,此時(shí)又為負(fù)值。自轉(zhuǎn)力的水平分力又與
槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反,將使槳葉減速。
圖1-29(a)葉根
升力
自轉(zhuǎn)攻角8°槳葉角
翼弦
自轉(zhuǎn)力為負(fù)
阻力
旋翼轉(zhuǎn)速
下降速度
自轉(zhuǎn)相對(duì)氣流
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圖1-29 (b)理想點(diǎn)
圖1-29(c)葉尖
綜上所述,自轉(zhuǎn)力在槳葉的兩端為負(fù)值,在槳葉的中部為正值,因此,在槳葉
上必定有兩個(gè)點(diǎn)自轉(zhuǎn)力為零,如圖1-30。
負(fù)的自轉(zhuǎn)力使槳葉減速,正的自轉(zhuǎn)力則使槳葉加速,如果正和負(fù)的自轉(zhuǎn)力大小
相等而方向相反,則可以互相抵消,槳葉保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng),既不加速也不減速。
升力
自轉(zhuǎn)力為正
阻力
4°槳葉角
翼弦
旋翼轉(zhuǎn)速
自轉(zhuǎn)相對(duì)氣流
下降速度
升力自轉(zhuǎn)力為負(fù)
阻力
1°槳葉角
翼弦
自轉(zhuǎn)攻角
自轉(zhuǎn)相對(duì)氣流
旋翼轉(zhuǎn)速
下降速度
自轉(zhuǎn)攻角
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圖1-30 自轉(zhuǎn)力分布
在自轉(zhuǎn)下降過程中影響實(shí)際旋翼轉(zhuǎn)速的因素有很多,但是在各條件下轉(zhuǎn)速一定
是恒定的。
如果此時(shí)出現(xiàn)外力,如陣風(fēng)影響,旋翼轉(zhuǎn)速將增大,沿槳葉展向攻角會(huì)變化,
這是因?yàn)?ldquo;轉(zhuǎn)動(dòng)誘導(dǎo)氣流”分量會(huì)增大,沿槳葉展向每個(gè)點(diǎn)的合力自轉(zhuǎn)力也會(huì)改變,
最終的影響是圖1-30 曲線將向槳葉葉根方向移動(dòng),內(nèi)側(cè)的負(fù)值區(qū)域減小而外側(cè)的負(fù)
值區(qū)域增大,自轉(zhuǎn)力的正值區(qū)域?qū)⒏拷D(zhuǎn)動(dòng)軸,自轉(zhuǎn)力臂減小。由于外側(cè)的負(fù)自
轉(zhuǎn)力增大,力臂又長,總體結(jié)果是使槳葉減速。當(dāng)槳葉減速時(shí),自轉(zhuǎn)力再次發(fā)生變
化直到槳葉恢復(fù)到其原來的轉(zhuǎn)速狀態(tài)而保持恒定。
通常來說,自轉(zhuǎn)時(shí)的主槳轉(zhuǎn)速會(huì)比正常飛行時(shí)的轉(zhuǎn)速高,這是因?yàn)榇藭r(shí)的轉(zhuǎn)速
必須滿足以下條件:一要保證有足夠的轉(zhuǎn)速,二要產(chǎn)生足夠的升力而不致引起下降
率過大。自轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)旋翼轉(zhuǎn)速的主要限制是槳葉的離心載荷將影響槳葉的強(qiáng)度,除了
這個(gè)考慮之外,在自轉(zhuǎn)下降時(shí)自轉(zhuǎn)的旋翼轉(zhuǎn)速當(dāng)然是越大越好。
改變自轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速的方式有以下幾個(gè)方面:
1) 總槳距操縱回路的調(diào)節(jié)
總槳距桿在放到其操縱的最低位置時(shí)主槳的轉(zhuǎn)速將最大,如果這個(gè)最低位置在
操縱系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)設(shè)置得太高,自轉(zhuǎn)旋翼轉(zhuǎn)速會(huì)太小,此時(shí)駕駛員將沒有辦法增大轉(zhuǎn)
速。如果設(shè)置的位置過低,自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速過大時(shí)駕駛員則可略提總槳桿以減小轉(zhuǎn)速。
2) 直升機(jī)重量
直升機(jī)重量越重,自轉(zhuǎn)下降率越大。下降率越大,下降誘導(dǎo)氣流越大,旋翼自轉(zhuǎn)
轉(zhuǎn)速越大,此時(shí)也可通過控制總距桿位置來控制轉(zhuǎn)速。
3) 飛行高度
高度較高對(duì)轉(zhuǎn)速的影響有兩個(gè)方面,由于高度高空氣密度小,升力減小,下降
率增大;同時(shí)阻力減小而轉(zhuǎn)速增大。轉(zhuǎn)速的控制仍然是通過總距桿位置。隨著高度
下降,密度增大,總距桿也需略微放低以適應(yīng)轉(zhuǎn)速變化。
自轉(zhuǎn)力為正
前緣
后緣
葉尖
葉根
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4) 飛行速度
直升機(jī)在自轉(zhuǎn)下降時(shí)仍處于直接飛行狀態(tài),當(dāng)飛行速度增大到某個(gè)值時(shí)槳葉的
阻力會(huì)最小。
必須認(rèn)識(shí)到從正常飛行狀態(tài)過渡到穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)飛行狀態(tài)并不是瞬間就能完成
的,因此自轉(zhuǎn)飛行必須要有一個(gè)最低安全高度,如果直升機(jī)處于最低安全高度以下,
安全自轉(zhuǎn)落地是不現(xiàn)實(shí)的。
在各機(jī)型的飛行手冊(cè)中都用圖表的形式給出了本機(jī)型自轉(zhuǎn)飛行的危險(xiǎn)高度,圖
1-31 是其中的一個(gè)例子,圖中在零飛行速度時(shí)飛機(jī)的自轉(zhuǎn)安全高度是400 英尺,隨
著飛行速度的增加,安全高度值減小,直到飛行速度超過65 節(jié)時(shí),由于速度較快,
離地面太近則無法完成自轉(zhuǎn)落地了,這時(shí)至少飛機(jī)高度要在50 英尺以上方可保證飛
行的安全。
圖1-31 某機(jī)型自轉(zhuǎn)安全高度
400 英尺
高
度
50 英尺
飛行速度45 節(jié)65 節(jié)
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2 拉姿態(tài)
前面討論了自轉(zhuǎn)下降中由于向上的相對(duì)氣流的影響直升機(jī)操作和控制的原理和
方法,自轉(zhuǎn)的下降率雖然可以控制,但仍然偏大,因此駕駛員在落地前必須減小下
降率以獲得柔和的降落。
駕駛員在落地前需要采取的動(dòng)作叫做拉姿態(tài),是指修正直升機(jī)落地前的姿態(tài)和
旋翼旋轉(zhuǎn)平面的姿態(tài)。
下降率矢量是由水平(飛行速度)矢量和垂直(垂直速度)矢量合成的,水平
矢量的大小取決于周期變距桿的位置,而垂直矢量取決于總距桿的位置。駕駛員在
落地前實(shí)際上是要減小水平和垂直速度以減小下降率。
在選定的降落區(qū)域上方約50 英尺的高度,駕駛員應(yīng)向后帶桿(周期變距桿),
這使旋翼旋轉(zhuǎn)平面后傾,直升機(jī)變成明顯的抬頭姿態(tài),并出現(xiàn)以下情況:
1) 隨著旋轉(zhuǎn)平面的后傾,槳盤與相對(duì)氣流間的攻角明顯增大,如圖1-32。
圖1-32 (a)下降中(b)拉姿態(tài)
2) 攻角增大將使升力矢量增加,旋翼轉(zhuǎn)速增大,自轉(zhuǎn)力增大,增大了用于平
衡直升機(jī)重力的升力,減小垂直速度。
3) 由于槳盤向后傾斜,使得旋翼有效力也向后傾斜,其水平分力也變成向后
以減小水平速度。
同時(shí)由于拉姿態(tài)引起旋翼轉(zhuǎn)速增大可以進(jìn)一步減小直升機(jī)的下降率。
拉姿態(tài)時(shí)直升機(jī)抬頭,處于機(jī)頭朝上狀態(tài),落地前駕駛員必須再把直升機(jī)恢復(fù)
到水平狀態(tài)。因此首先應(yīng)將周期變距桿前推至中立位,同時(shí)提總距桿以增大旋翼有
效力,這樣可以逐漸減小下降率直至為零,直升機(jī)方可落地。但此時(shí)飛機(jī)仍有一小
部分的剩余前進(jìn)速度,所以落地后通常直升機(jī)仍會(huì)向前滑出一段距離才會(huì)完全停止。
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第1.8 節(jié)相位角和陀螺進(jìn)動(dòng)
1.8.1 相位滯后
當(dāng)在直升機(jī)的槳葉上施加一個(gè)變距的外力時(shí),將引起槳葉的揮舞,但揮舞沿旋
翼的轉(zhuǎn)動(dòng)方向滯后90°。
對(duì)這種現(xiàn)象解釋的理論有很多種,但最普遍的一種理論認(rèn)為,直升機(jī)主槳葉在
飛行中是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的物體,具有陀螺的進(jìn)動(dòng)性。陀螺進(jìn)動(dòng)性原理指出,當(dāng)一個(gè)外力
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直升機(jī)全方位講述1(7)