直升机飞行原理及平衡.pptx

直升机飞行原理及平衡直升机原理直升机原理直升机原理直升机原理l l纸飞机的飞行纸飞机的飞行l l纸飞机飞行中的纸飞机飞行中的l l水桶中的回旋力水桶中的回旋力l l直升机中的回旋力直升机中的回旋力直升机平衡直升机平衡直升机平衡直升机平衡l l平飞时的平衡平飞时的平衡l l平飞时力的平衡平飞时力的平衡l l平飞需用其随速度的变化功率平飞需用其随速度的变化功率及及l l平飞需用功率及其随速度的变平飞需用功率及其随速度的变化化l l平飞需用功率随速度的变化平飞需用功率随速度的变化l l直升机的后飞直升机的后飞l l直升机的侧飞直升机的侧飞l l直升机的转动惯量直升机的转动惯量纸飞机的飞行纸飞机飞行中的.纸飞机受力情况纸飞机受力情况1.1.竖直方向竖直方向G-f1=fG-f1=f2.2.水平方向水平方向f2f2 n n因为在竖直方向上有风对飞机向上的分力的作用f1，从而减少重力对飞机作用。n n而在水平方向上有f2的作用，n n当 我们用力掷纸飞机时，飞机就轻而易举的飞起来n n而对于直升机的飞行还有一个“回旋力”的作用。水桶中的回旋力n n在水桶中有 半桶水时，假如我们用一个木棒来觉拌，水面会上升。这是因为水是流体，当我们搅拌它是它受到回旋力的作用。直升机中的回旋力n n直升机工作时它的轮在高速旋转，形成高速空气流，这就是，前面所提到过的流体回旋。飞机就在这个力场上开始上升。直升机的 平衡问题n n 加载中.平飞时的平衡.n n相对于速度轴系平飞时，相对于速度轴系平飞时，作用在直升机上的力主要作用在直升机上的力主要有旋空拉力有旋空拉力T T，全机重力，全机重力 G G，机体的废阻力，机体的废阻力 X X身及身及尾桨推力尾桨推力T T尾。前飞时速尾。前飞时速度轴系选取的原则是：度轴系选取的原则是：X X铀指向飞行速度铀指向飞行速度V V方向；方向；Y Y轴垂直于轴垂直于X X轴向上为正，轴向上为正，2 2轴按右手法则确定。保持轴按右手法则确定。保持直升机等速直线平飞的力直升机等速直线平飞的力的平衡条件的平衡条件平飞时力的平衡n nX X轴：轴：T2=XT2=X身身n nY Y轴：轴：T1=GT1=Gn nZ Z轴：轴：T3T3约等于约等于T T尾尾n n其中其中 TlTl，T2T2，T3T3分别为旋翼拉力在分别为旋翼拉力在 X X，Y Y，Z Z三个方向的分量。三个方向的分量。对于单旋翼带尾桨直升机，对于单旋翼带尾桨直升机，由于尾桨轴线通常不在旋翼的旋转平面内，为保由于尾桨轴线通常不在旋翼的旋转平面内，为保持侧向力矩持侧向力矩 平衡，直升机稍带坡度角平衡，直升机稍带坡度角 r r，故尾桨，故尾桨推力与水平面之间的夹角为推力与水平面之间的夹角为 y y，T T尾与尾与T3T3方向不完方向不完全全 一致，因为一致，因为 y y角很小，即角很小，即cosrcosr约等于约等于1 1，故，故Z Z向向力采用近似等号。力采用近似等号。平飞需用功率及其随速度的变化（1）n n平飞时，飞行速度垂直分量平飞时，飞行速度垂直分量 Vv=0Vv=0，旋翼在重力方向和，旋翼在重力方向和Z Z方方向均无位移，在这两个方向的分力不做功，此时旋翼的需向均无位移，在这两个方向的分力不做功，此时旋翼的需用功率由用功率由 三部分组成：型阻功率三部分组成：型阻功率P P型；诱导型；诱导 功率功率P P诱；废阻功率诱；废阻功率P P废。其中第三项是旋翼拉力克服机身废。其中第三项是旋翼拉力克服机身阻力所消阻力所消 耗的功率。耗的功率。n n从上图可以看出，旋翼拉力的从上图可以看出，旋翼拉力的 第二分力第二分力 T2T2可平衡机可平衡机身阻力身阻力 X X身。对旋翼而言，其分力身。对旋翼而言，其分力T2T2在在X X轴方向以速度轴方向以速度V V作作位移。显然旋翼必须做功，位移。显然旋翼必须做功，P=T2VP=T2V或或P P废废=X=X身身V V，而机身，而机身废阻废阻X X身身 在机身相对水平面姿态变化不大的情况在机身相对水平面姿态变化不大的情况 下，其值下，其值近似与近似与V V的平方成正比，这样废阻功的平方成正比，这样废阻功平飞需用功率及其随速度的变化（图）平飞需用功率随速度的变化（3）n n率率P P废就可以近似认为与平飞速废就可以近似认为与平飞速 度的三次方成正度的三次方成正比，如上图中的点划线比，如上图中的点划线所示。所示。n n平飞时，诱导功率为平飞时，诱导功率为P P诱诱=TV=TV，其中，其中T T为旋翼为旋翼拉力，拉力，vl vl为诱导速度。当飞行重量不变时，近似为诱导速度。当飞行重量不变时，近似认为旋翼拉力不变，诱导速度认为旋翼拉力不变，诱导速度271271随平飞速度随平飞速度 V V的的增大而减小，因此平飞诱导功率增大而减小，因此平飞诱导功率 P P诱随平飞速度诱随平飞速度V V的变化如上图中细实线的变化如上图中细实线所示。所示。n n平飞型阻功率尸型则与桨叶平均迎角有关。平飞型阻功率尸型则与桨叶平均迎角有关。随平飞速度的增加其平均迎角变化不大。所以随平飞速度的增加其平均迎角变化不大。所以P P型型随乎飞速度随乎飞速度V V的变化不大，如图中虚线的变化不大，如图中虚线所示。所示。n n图中的实线图中的实线为上述三项之和，即总的平飞需为上述三项之和，即总的平飞需用功率用功率P P平需随平飞速度的变化而变化。平需随平飞速度的变化而变化。它是一它是一条马鞍形的曲线：小速度平飞时，废阻功率很小，条马鞍形的曲线：小速度平飞时，废阻功率很小，但这时诱导功率很大，所以总的乎但这时诱导功率很大，所以总的乎 飞需用功率仍飞需用功率仍然很大。但比悬停时要小些。在一定速度范围内，然很大。但比悬停时要小些。在一定速度范围内，随着平飞速度的增加，由于随着平飞速度的增加，由于 诱导功率急剧下降，诱导功率急剧下降，而废阻功率的增量不大，因此总的平飞需用功率而废阻功率的增量不大，因此总的平飞需用功率随乎飞速度的增加呈下随乎飞速度的增加呈下 降趋势，但这种下降趋势降趋势，但这种下降趋势随随 V V的增加逐渐减缓。速度继续增加则由于废阻的增加逐渐减缓。速度继续增加则由于废阻功率随平飞速度功率随平飞速度 增加急剧增加。平飞需用功率随增加急剧增加。平飞需用功率随 V V的增加在达到平飞需用功率的最低点后增加；总的增加在达到平飞需用功率的最低点后增加；总的平飞的平飞 需用功率随需用功率随 V V的变化则呈上升趋势，而且的变化则呈上升趋势，而且变得愈来愈明显变得愈来愈明显直升机的后飞（）相对气流不对称，引起挥舞及桨叶迎角的变化直升机的侧飞n n侧飞是直升机特有的又一种飞行状态，它与悬停、小速度垂侧飞是直升机特有的又一种飞行状态，它与悬停、小速度垂直飞行及后飞直飞行及后飞 一起是实施某些特殊作业不可缺少的飞行性能。一起是实施某些特殊作业不可缺少的飞行性能。一般侧飞是在悬停基础上实施一般侧飞是在悬停基础上实施 的飞行状态。其特点是要多注的飞行状态。其特点是要多注意侧向力意侧向力 的变化和平衡。由于直升机机体的侧向的变化和平衡。由于直升机机体的侧向 投影面积很投影面积很大，机体在侧飞时其空气动大，机体在侧飞时其空气动 力阻力特别大，因此直升机侧飞力阻力特别大，因此直升机侧飞速度通速度通 常很小。由于单旋翼带尾桨直升机的侧常很小。由于单旋翼带尾桨直升机的侧 向受力是不对向受力是不对称的，因此左侧飞和右侧称的，因此左侧飞和右侧 飞受力各不相同。向后行桨叶一侧飞受力各不相同。向后行桨叶一侧侧飞，旋翼拉力向后行桨叶一例的水平分量大于向前行桨叶侧飞，旋翼拉力向后行桨叶一例的水平分量大于向前行桨叶一侧的尾桨推力，直一侧的尾桨推力，直 升机向后方向运动，会产生与水平分量升机向后方向运动，会产生与水平分量反向的空气动力阻力反向的空气动力阻力Z Z。当侧力平衡时，水平分量等于尾桨推。当侧力平衡时，水平分量等于尾桨推力与空气动力力与空气动力 阻力之和，能保持等速向后行桨叶一侧侧飞。阻力之和，能保持等速向后行桨叶一侧侧飞。向前行桨叶一例侧飞时，旋翼拉向前行桨叶一例侧飞时，旋翼拉 力的水平分量小于尾桨推力，力的水平分量小于尾桨推力，在剩余尾桨推力作用下，直升机向民桨推力方向一例运动，在剩余尾桨推力作用下，直升机向民桨推力方向一例运动，空气动力阻力与尾桨推力反向，当侧力平衡时，保持等速向空气动力阻力与尾桨推力反向，当侧力平衡时，保持等速向前行桨叶一侧飞行。前行桨叶一侧飞行。直升机的转动惯量n n直升机因为有两个旋旋转，所以他遵循角动量守恒及对称问题谢谢观看replay