终极版直升机原理.pptx

航空航天概论直升机直升机重力重力阻力阻力升力升力拉力拉力小组成员：张娟小组成员：张娟 徐娟徐娟 祁亚兰祁亚兰 李凌云李凌云 刘永浩刘永浩 杨雪松杨雪松建环建环13021302班班 以动力驱动的旋翼作为主要升力来以动力驱动的旋翼作为主要升力来源，能垂直起落的重于空气的航空器。源，能垂直起落的重于空气的航空器。中国大百科全书中国大百科全书直升机的独特优势：直升机的独特优势：垂直起落、悬停垂直起落、悬停 良好的低空低速特性良好的低空低速特性使直升机可广泛应用于各个领域、各种环境。使直升机可广泛应用于各个领域、各种环境。直升机定义：直升机定义：一、概述一、概述 民用：民用：通用运输、抢险救生、公安巡查、特种作业通用运输、抢险救生、公安巡查、特种作业一、概述一、概述一、概述一、概述 军用：军用：对地攻击、反潜攻舰、机降运输、战勤侦察对地攻击、反潜攻舰、机降运输、战勤侦察二、直升机飞行原理二、直升机飞行原理 旋翼升力的产生旋翼升力的产生二、直升机飞行原理二、直升机飞行原理 旋翼反扭矩旋翼反扭矩二、直升机飞行原理旋翼反扭矩（续）旋翼反扭矩（续）直升机的分类：直升机的分类：按平衡反扭矩形式按平衡反扭矩形式二、直升机飞行原理 直升机垂直飞行直升机垂直飞行 通过同时改变各片桨叶安装通过同时改变各片桨叶安装角（桨距）的大小，改变旋翼升角（桨距）的大小，改变旋翼升力的大小，从而实现直升机的悬力的大小，从而实现直升机的悬停、垂直上升和垂直下降。停、垂直上升和垂直下降。桨距桨距二、直升机飞行原理 直升机水平飞行直升机水平飞行 前飞、侧飞、后飞是通过调整旋翼桨盘向前飞、侧飞、后飞是通过调整旋翼桨盘向所需飞行方向倾斜，产生所需方向的水平分力，所需飞行方向倾斜，产生所需方向的水平分力，从而实现该方向的水平飞行。从而实现该方向的水平飞行。前飞前飞侧飞侧飞二、直升机飞行原理 直升机水平飞行（续）直升机水平飞行（续）前飞时由于左右两侧气流不对称，导致左右两侧桨叶前飞时由于左右两侧气流不对称，导致左右两侧桨叶升力分布不对称，从而引起很大的周期变化的桨根弯矩。升力分布不对称，从而引起很大的周期变化的桨根弯矩。桨叶的桨叶的变距变距运动运动 桨叶的桨叶的挥舞挥舞运动运动 桨叶的桨叶的摆振摆振运动运动 变距铰（轴向铰）变距铰（轴向铰）挥舞铰（水平铰）挥舞铰（水平铰）摆振铰（垂直铰）摆振铰（垂直铰）二、直升机飞行原理二、直升机飞行原理二、直升机飞行原理三、分类三、分类 直升机按直升机按用途用途分为运输直升机、武装直升机、分为运输直升机、武装直升机、反潜直升机反潜直升机 按起飞按起飞重量重量分为超小型直升机、小型直升机、分为超小型直升机、小型直升机、中小型直升机、中型直升机、大型直升机、重型中小型直升机、中型直升机、大型直升机、重型直升机和巨型直升机。直升机和巨型直升机。机械驱动式直升机按平衡旋翼反作用扭矩的机械驱动式直升机按平衡旋翼反作用扭矩的方法和旋翼数量与位置分为下面几种形式：方法和旋翼数量与位置分为下面几种形式：三、分类三、分类（1）单旋翼带尾桨直升机）单旋翼带尾桨直升机旋翼反作用扭矩靠尾桨推力平衡。旋翼反作用扭矩靠尾桨推力平衡。优点：构造简优点：构造简单，操纵系统简单，单，操纵系统简单，成本较低。成本较低。缺点：尾部缺点：尾部螺旋桨造成功率螺旋桨造成功率损失，重心定位损失，重心定位范围窄，尾部长，范围窄，尾部长，尺寸大。尺寸大。三、分类三、分类（2）共轴式双桨直升机）共轴式双桨直升机两个旋转方向相反的旋翼安装在一根轴上，旋两个旋转方向相反的旋翼安装在一根轴上，旋翼的反作用扭矩相互平衡。翼的反作用扭矩相互平衡。优点：机身短优点：机身短外形好，正面阻力外形好，正面阻力小，外廓尺寸小。小，外廓尺寸小。缺点：操纵系缺点：操纵系统及传动系统复杂，统及传动系统复杂，旋翼有相互干扰，旋翼有相互干扰，方向稳定性不够。方向稳定性不够。苏联 卡莫夫设计局 卡-52二、分类二、分类两个旋翼安装在机身的前后端，后面的两个旋翼安装在机身的前后端，后面的旋翼通常高于前面旋翼的旋转平面。旋翼通常高于前面旋翼的旋转平面。优点：纵向稳定优点：纵向稳定性好，重心定位范围性好，重心定位范围广，重量效率高，机广，重量效率高，机身有效容积大。身有效容积大。缺点：传动系统缺点：传动系统复杂，平飞时诱导损复杂，平飞时诱导损失大，利用旋翼自转失大，利用旋翼自转进行滑翔降落困难。进行滑翔降落困难。美国美国 CH-47 支努干支努干（3）纵列式双桨直升机）纵列式双桨直升机三、分类三、分类（4）并列式双桨直升机：）并列式双桨直升机：两个旋翼位于机身两侧并在同一平面内，转向两个旋翼位于机身两侧并在同一平面内，转向相反。相反。优点：操纵性、稳优点：操纵性、稳定性较好平飞诱导损失定性较好平飞诱导损失小，经济性较好。小，经济性较好。缺点：构造复杂，缺点：构造复杂，操纵系统复杂。操纵系统复杂。米-12“信鸽”三、分类三、分类（5）交叉式双桨直升机）交叉式双桨直升机两个旋翼位于机身两侧，两个旋翼位于机身两侧，但两个桨毂之间很近。转轴但两个桨毂之间很近。转轴向外倾斜。向外倾斜。优点：正面阻力小，优点：正面阻力小，外廓尺寸小。外廓尺寸小。缺点：传动系统复缺点：传动系统复杂，桨尖可能碰地，不杂，桨尖可能碰地，不安全，直升机的平衡复安全，直升机的平衡复杂。杂。三、分类三、分类（6）无尾桨直升机）无尾桨直升机水平旋翼负责提供飞机升力，并水平旋翼负责提供飞机升力，并从尾部吹出空气，用附壁效应产生的从尾部吹出空气，用附壁效应产生的推力抵消旋翼的反作用力推力抵消旋翼的反作用力 四、直升机结构机载设备燃油箱起落架机身减速器旋翼桨毂倾斜器发动机尾桨传动装置四、直升机结构 旋翼系统：包括桨叶和桨毂旋翼系统：包括桨叶和桨毂功用：产生升力、推力和操纵力。功用：产生升力、推力和操纵力。四、直升机结构旋翼旋翼旋翼由桨叶和桨毂组成。一副旋翼旋翼由桨叶和桨毂组成。一副旋翼的桨叶最少有两片，最多可达七片。的桨叶最少有两片，最多可达七片。根据桨叶与桨毂的连接方式，旋翼根据桨叶与桨毂的连接方式，旋翼形式有四种，即形式有四种，即全铰式、半铰式、无铰式全铰式、半铰式、无铰式和无轴承式。和无轴承式。四、直升机结构 旋翼系统（桨叶）旋翼系统（桨叶）金属桨叶金属桨叶混合结构桨叶混合结构桨叶复合材料桨叶复合材料桨叶四、直升机结构 旋翼系统（桨毂）旋翼系统（桨毂）铰接式桨毂铰接式桨毂无铰式桨毂无铰式桨毂无轴承式桨毂无轴承式桨毂四、直升机结构 全铰式旋翼全铰式旋翼轴向铰又称变距铰、垂直铰又称阻轴向铰又称变距铰、垂直铰又称阻尼铰、水平铰又称挥舞铰。尼铰、水平铰又称挥舞铰。三、直升机结构 其它形式旋翼其它形式旋翼半铰式是两片桨叶彼半铰式是两片桨叶彼此连为一体，共用一个中心此连为一体，共用一个中心水平铰，没有垂直铰，仍有水平铰，没有垂直铰，仍有轴向铰。轴向铰。无铰式是取消水平铰无铰式是取消水平铰和垂直铰，只保留轴向铰。和垂直铰，只保留轴向铰。无轴承式是取消三个铰。桨叶的运动靠其无轴承式是取消三个铰。桨叶的运动靠其扭转变形和弯曲变形来实现。扭转变形和弯曲变形来实现。四、直升机结构 尾桨尾桨尾桨是安装在直升机尾端的小螺旋桨，它产尾桨是安装在直升机尾端的小螺旋桨，它产生拉力，用以平衡旋翼旋转时给直升机的反作用扭生拉力，用以平衡旋翼旋转时给直升机的反作用扭矩，保持预定的飞行方向；矩，保持预定的飞行方向；发挥飞机安定面作用，保持直升机飞行过程发挥飞机安定面作用，保持直升机飞行过程中的航向稳定。中的航向稳定。四、直升机结构 尾桨尾桨结构特点结构特点-轴向饺和水平铰轴向饺和水平铰没有垂直铰没有垂直铰.四、直升机结构 尾桨尾桨涵道式尾桨涵道式尾桨常规尾桨常规尾桨功用：平衡反扭矩、航向操纵。功用：平衡反扭矩、航向操纵。四、直升机结构 机身机身功用：支撑和功用：支撑和连接直升机各连接直升机各部件，装载人部件，装载人员、货物、设员、货物、设备等。备等。UH-60四、直升机结构 起落架起落架滑橇式滑橇式轮式轮式功用：支承机体，吸收着陆时的冲击能量。功用：支承机体，吸收着陆时的冲击能量。四、直升机结构 操纵系统操纵系统操纵系统的功用是将驾驶员对驾驶杆和脚操纵系统的功用是将驾驶员对驾驶杆和脚蹬的操纵传到有关的操纵机构，以改变直升机蹬的操纵传到有关的操纵机构，以改变直升机的飞行姿态和方向。的飞行姿态和方向。操纵系统主要由驾驶杆、脚蹬、油门变距操纵系统主要由驾驶杆、脚蹬、油门变距杆、自动倾斜器、液压助力器、加载机构、旋杆、自动倾斜器、液压助力器、加载机构、旋翼刹车、连杆、摇臂等组成。翼刹车、连杆、摇臂等组成。它可分为三部分：油门变距系统、脚操纵它可分为三部分：油门变距系统、脚操纵系统和驾驶杆操纵系统。系统和驾驶杆操纵系统。四、直升机结构 操纵系统操纵系统脚蹬操纵脚蹬操纵 总距操纵总距操纵 周期变距操纵周期变距操纵 改变直升机航向改变直升机航向操纵直升机升降操纵直升机升降改变旋翼拉力方向改变旋翼拉力方向功用：控制直功用：控制直升机的飞行姿升机的飞行姿态和飞行方向。态和飞行方向。四、直升机结构 操纵系统（总距杆）操纵系统（总距杆）使旋翼桨距同时增大或减小，使旋翼桨距同时增大或减小，从而使旋翼升力增大或减小。从而使旋翼升力增大或减小。四、直升机结构 操纵系统（周期变距杆）操纵系统（周期变距杆）使旋翼桨距产生周期性使旋翼桨距产生周期性变化，从而使桨盘倾斜。变化，从而使桨盘倾斜。四、直升机结构 操纵系统（脚蹬）操纵系统（脚蹬）整体改变尾桨桨距，从整体改变尾桨桨距，从而改变尾桨拉力，使机体而改变尾桨拉力，使机体产生航向运动。产生航向运动。四、直升机结构 操纵系统（自动倾斜器）操纵系统（自动倾斜器）四、直升机结构 传动系统传动系统传动系统的功用是将发动机产生的动力传动系统的功用是将发动机产生的动力传给旋翼和尾桨，并且保证它们具有适宜的传给旋翼和尾桨，并且保证它们具有适宜的转速。转速。一般由传动轴、减速器、离合器等组成一般由传动轴、减速器、离合器等组成谢谢！谢谢！