2009-06-21 07:38:33阿楨

《直升機原理》

張德光的《直升機》(臺北:五洲,1994)之內容似比出版年舊了些?

怎會?介紹直升機飛行原理之書,大多內容如下文是不會過時的:

直升機是一種由一個或多個水平旋轉的旋翼提供向上升力和推進力而進行飛行的航空器。直升機具有大多數固定翼航空器所不具備的垂直升降、懸停、小速度向前或向後飛行的特點。這些特點使得直升機在很多場合大顯身手。直升機與飛機相比,其弱點是速度低、耗油量較高、航程較短。

飛行原理

固定翼航空器的飛行升力源自固定在機身上的機翼。當固定翼航空器向前飛時,機翼與空氣之間發生相對運動,進而産生升力。直升機的升力産生原理與機翼相似,只不過這個升力是來自于繞固定軸旋轉的“旋翼”。旋翼不像飛機那樣依靠整個機體向前飛行來使機翼與空氣産生相對運動,而是依靠自身旋轉産生與空氣的相對運動。但是,在旋翼提供升力的同時,直升機機身也會因反扭矩(與驅動旋翼旋轉等量但方向相反的扭矩,即反作用扭矩)的作用而具有向反方向旋轉的趨勢。對于單旋翼直升機,爲了平衡反扭矩,常見的做法是以另一個小型旋翼,即尾槳,在機身尾部産生抵消反向運動的力矩。對于多旋翼直升機,多采用旋翼之間反向旋轉的方法來抵消反扭矩的作用。

曆史
 
Kamow Ka-8人類有史以來就向往著能夠自由飛行。古老的神話故事訴說著人類早年的飛行夢,而夢想的飛行方式都是原地騰空而起,像現代直升機那樣既能自由飛翔又能懸停于空中,並且隨意實現定點著陸。例如哪阿拉伯人的飛毯,希臘神的戰車,都是垂直起落飛行器。其中最有價值、最具代表性的是中國古代玩具“竹蜻蜓”和意大利人達?芬奇關于垂直起降航空器的畫作。
竹蜻蜓有據可查的曆史記載于晉朝(265年—420年)葛洪所著的《抱樸子》一書中。它利用螺旋槳的空氣動力實現垂直升空,演示了現代直升機旋翼的基本工作原理。《簡明不列顛百科全書》第9卷寫道:“直升機是人類最早的飛行設想之一,多年來人們一直相信最早提出這一想法的是達?芬奇,但現在都知道,中國人比中世紀的歐洲人更早做出了直升機玩具。”這種玩具于14世紀傳到歐洲。“英國航空之父”喬治?凱利(1773年-1857年)曾制造過幾個竹蜻蜓,用鍾表發條作爲動力來驅動旋轉,飛行高度曾達27米。
隨著生産力的發展和人類文明的進步,直升機的發展史由幻想時期進入了探索時期。歐洲産業革命之後,機械工業迅速倔起,尤其是本世紀初汽車和輪船的發展,爲飛行器准備了發動機和可供借鑒的螺旋槳。經過航空先驅者們勇敢而艱苦的創造和試驗,1903年萊特兄弟(Wright brothers)制造的固定翼飛機飛行成功。在此期間,盡管在發展直升機方面,航空先驅們付出了相當的艱辛和努力,但由于直升機技術的複雜性和發動機性能不佳,它的成功飛行比飛機遲了30多年。

旋翼

0世紀初爲直升機發展的探索期,多種試驗性機型相繼問世。試驗機方案的多樣性表明了探索階段的技術不成熟性。經過多年實踐,這些方案中只有縱列式和共軸雙旋翼式保留了下來,至今仍在應用。雙槳橫列式方案未在直升機家族中延續,但在傾轉旋翼飛機中得到了繼承和發展。
俄國人尤利耶夫另辟捷徑,提出了利用尾槳來配平旋翼反扭矩的設計方案並于1912年制造出了試驗機。這種單旋翼帶尾槳式直升機成爲至今最流行的形式。
經過20世紀初的努力探索,爲直升機發展積累了可貴的經驗並取得顯著進展,有多架試驗機實現了短暫的垂直升空和短距飛行,但離實用還有很大距離。
飛機工業的發展,使航空發動機的性能迅速提高,爲直升機的成功提供了重要條件。旋翼技術的第一次突破,歸功于西班牙人Ciervao,他爲了創造“不失速”的飛機以解決固定翼飛機的安全問題,采用自轉旋翼代替機翼,發明了自轉旋翼機。旋翼技術在自轉旋翼機上的成功應用和發展,爲直升機的誕生提供了另一個重要條件。
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,並在同年11月13日試飛成功。這架直升機被稱爲“人類第一架直升機”。 1938年,年輕的德國人漢納賴奇駕駛一架雙旋翼直升機在柏林體育場進行了一次完美的飛行表演。這架直升機被直升機界認爲是世界上第一種試飛成功的直升機。 1936年,德國福克公司在對早期直升機進行多方面改進之後,公開展示了自己制造的FW-61直升機,1年後該機創造了多項世界紀錄。
從聖西高地起飛的法國憲兵救援直升機1939年春,美國的伊戈爾?西科斯基完成了VS-300直升機的全部設計工作,同年夏天制造出一架原型機。這種單旋翼帶尾槳直升機構型成爲現在最常見的直升機構型。
20世紀40年代,美國沃特-西科斯基公司研制的一種2座輕型直升機R-4,它是世界上第一種投入批量生産的直升機,也是美國陸軍航空兵、海軍、海岸警衛隊和英國空軍、海軍使用的第一種軍用直升機。該機的公司編號爲VS-316,VS-316A。美國陸軍航空兵的編號爲R-4,美國海軍和海岸警衛隊的編號爲HNS-1,英國空軍將其命名爲“食蚜虻 1”(Hoverfly 1),英國海軍將其命名爲“牛虻”(Gadfly)。
到30年代末期,在法國、德國、美國和前蘇聯都有直升機試飛成功,並迅速改進達到了能夠實用的程度。第二次世界大戰的軍事需要,加速了這一進程,促使直升機發展由探索期進入實用期,直升機開始投入生産線生産。到二戰結束時,德國工廠已生産了30多架直升機,美國交付的 R5、R6直升機已達400多架。
20世紀的後半期直升機進入航空實用期,直升機的應用領域不斷擴展,數量迅速增加。

常見類型

單旋翼帶尾槳

最常見的直升機類型,一個水平旋翼負責提供升力,尾部一個小型垂直旋翼(尾槳)負責抵消旋翼産生的反扭矩。有些機型還將尾槳設計成涵道式,如歐洲直升機公司制造的EC-135直升機。

單旋翼無尾槳

一個水平旋翼負責提供升力,機身尾部側面有空氣排出,與旋翼的下洗氣流相互作用産生側向力來抵消旋翼産生的反扭矩。例如,美國麥道直升機公司生産的MD520N直升機。 西科斯基S-92 歐直EC-135 麥道MD520N

雙旋翼直升機

縱列式
兩個旋翼前後縱向排列,旋轉方向相反,多見于大型運輸直升機。例如,美國波音公司制造的CH-47“支努幹”運輸直升機。
橫列式
兩個旋翼左右橫向排列,旋翼軸間隔較遠,旋轉方向相反。例如,前蘇聯米裏設計局研制的Mi-12直升機。
共軸式
兩個旋翼上下排列,在同一個軸線上反向旋轉。例如,前蘇聯卡莫夫設計局研制的卡-50武裝直升機。
交叉式
兩個旋翼左右橫向排列,旋翼軸間隔較小,並且不平行,旋轉方向相反。例如,Kaman公司制造的K-MAX起重直升機。波音CH-47D 米裏Mi-12 卡莫夫Ka-27
 
 操縱系統

直升機的操縱系統有別于固定翼航空器,通常由以下部分組成:

總距操縱杆

簡稱總距杆,用來控制旋翼槳葉總距變化。總距操縱杆一般布置在駕駛員座位的左側,繞支座軸線上、下轉動。駕駛員左手上提杆時,使自動傾斜器整體上升而增大旋翼槳葉總距(即所有槳葉的槳距同時增大相同角度)使旋翼拉力增大,反之拉力減小,由此來控制直升機的升降運動。通常在總距操縱杆的手柄上設置旋轉式油門操縱機構,用來調節發動機油門的大小,以便使發動機輸出功率與旋翼槳葉總距變化後的旋翼需用功率相適應。因此,該操縱杆又被稱爲總距油門杆。

周期變距操縱杆

簡稱駕駛杆。與固定翼航空器的駕駛杆作用相似,通過操縱線系與自動傾斜器相連接。一般位于駕駛員座椅的中央前方。駕駛員沿橫向和縱向操縱周期變距操縱杆時,自動傾斜器會出現相應方向的傾斜,從而導致旋翼拉力方向也發生相應方向的傾斜,由此得到需要的推進力以及橫向和縱向操縱力,進而改變直升機的運動狀態和自身姿態。

腳蹬

與固定翼航空器的方向舵腳蹬作用相似,都是控制航向工具。由于直升機的類型比較多,腳蹬起作用的方式也各不相同。對于單旋翼帶尾槳直升機,腳蹬經操縱線系與尾槳的槳距控制裝置相連,通過控制尾槳槳距的大小來調節尾槳産生的側向力,達到控制航向的目的。對于單旋翼無尾槳直升機,則是通過腳蹬控制機身尾部出氣量的大小來調節側向力。對于雙旋翼直升機,腳蹬控制的則是兩旋翼總槳距的差動,即一個增大一個減小,使得兩旋翼反扭矩不能平衡,從而使機身發生航向偏轉。
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9B%B4%E5%8D%87%E6%A9%9F

直升機原理(此文較詳,但有些公式符號、轉貼時會亂碼,故請點閱。)
http://zhidao.baidu.com/question/86080.html

 

 

阿楨 2022-03-20 08:18:09

美魚鷹傾轉旋翼機北約演習中墜毀 無人生還

2022-03-19一架美國海軍陸戰隊飛機此前一天晚間在挪威北部參加北約演習時墜毀,四名機組人員全部遇難。

事故頻發的V-22魚鷹 竟然是美軍中最安全的旋翼機

V-22不僅具備直升機的垂直升降能力,還擁有固定翼螺旋槳飛機速度快、航程遠和油耗低的優點。該機最大速度可達500公里/小時,是世界上最快的旋翼機。
由於技術新穎研製難度大,V-22“魚鷹”偏轉旋翼機在試飛和服役過程中,曾發生多起事故,其中包括9起重大墜機事故,共導致37人遇難,使人們在意識中覺得這款旋翼機安全係數較低,美國海軍陸戰隊MV-22B在2001-2011年的10年中A級事故發生率是所有旋翼機中最低的,一半左右,是最安全的旋翼機。而在2001-2011年間,美軍在全球共損失了405架直升機,導致583人遇難,其中不到1/3是被敵方火力擊落的。
V-22事故
1991年6月11日,由於機上3個滾轉速率陀螺感測器中的兩個接線被接反,第五架V-22原型機在首飛時就墜毀,兩名機組倖存,沒有受重傷。
1992年7月20日,第4架原型機因一台發動機起火而墜毀,機上所有七名海軍陸戰隊員都喪生。這次事故發生在V-22向國會議員和其他高級官員的演示飛行中。
2000年4月8日,第四架低速生產型MV-22B在一次試飛中墜毀在亞利桑那州的一個機場,機上全部19人遇難。經過調查,這次墜機被歸因於飛行員錯誤,MV-22B在停飛後不久就獲得了解禁。
2000年12月11日,又有一架MV-22墜毀在北卡羅來納州新河附近,導致四名機組死亡。調查表明是一個液壓系統問題導致了這起事故。
2010年4月:一架CV-22B在阿富汗執行補給與滲透任務時,可能是因飛行員佩戴夜視鏡導致空間定向問題而墜毀,全機4人喪生、16人受傷。
2012年4月:一架MV-22B在摩洛哥外海聯合訓練演習期間降落“硫磺島”兩栖攻擊艦時墜毀,全機二人喪生、二人受重傷。
2012年6月:同年第二起事故。一架CV-22B在佛羅里達南部訓練期間墜入森林,全機五人受輕重傷、無人喪生。據說是飛機陷入了前一架“魚鷹”的下洗氣流。
2015年5月:一架MV-22B在夏威夷瓦胡島降落時墜毀,造成一人喪生、21人受傷。
2016年12月:一架MV-22B於沖繩縣名護市外海迫降時墜毀,造成二人受傷。事故原因是空中加油時旋翼大到了加油軟管造成損壞,機組只能駕機迫降。
2017年1月:一架MV-22B在葉門中部的迫降中墜毀,該機事後被陸戰隊炸毀。
2017年8月:一架MV-22B在澳大利亞昆士蘭州肖爾沃特灣附近的聯合軍演中墜海,機上三人失蹤。

阿楨 2020-12-15 08:25:46

直20列裝西藏軍區:航發比美還棒 輕鬆飛越唐古喇山口 2020-12-14 新浪軍事

  為了滿足嚴苛的高原飛行能力要求,直-20採用了三大技術技術創新,首先表現在其五葉複合材料旋翼上。儘管在五葉旋翼會增加旋翼系統的複雜性和重量,但與“黑鷹”的四葉旋翼設計相比,五葉旋翼不僅能夠降低飛行振動水準,還增加了升力儲備,利於直-20在高原稀薄空氣中長時間飛行。直-20與“黑鷹”之間這種有趣的旋翼葉片數量對比,正充分顯示出前者在設計上對高原性能的更高追求。
  為了充分發揮出五葉旋翼的增升潛力,直-20的發動機也相對“黑鷹”有顯著提高。該機配備了兩台國產渦軸-10發動機,單台額定功率達到了1600千瓦,緊急功率2000千瓦,比“黑鷹”的T700發動機增加了20%之多,先進國產發動機和五葉旋翼組合奠定了該機強悍高原飛行能力的基礎。
  有了先進的基礎硬體後,直-20在高原飛行中還需克服旋翼結冰帶來的重大挑戰。直-20總師鄧景輝前不久在獲得航空航太月桂獎技術先鋒獎這一殊榮時透露,直升機在海拔6000-7000米的高空飛行時會遭遇結冰雲層,雲層中的過冷水滴會不斷積聚在旋翼前緣固化結冰,於是改變旋翼啟動剖面,惡化升力特性,導致直升機不斷掉高度甚至摔機。為此研製團隊經過艱苦技術攻關後,為直-20設計出具有世界先進水準的旋翼除冰防冰系統,通過在槳葉中埋入加熱元件以電加熱方式避免旋翼結冰。我國是世界上第四個掌握該技術的國家,充分保證了直-20的高原飛行安全性。

阿楨 2020-12-01 08:38:05

國產新型無人直升機問世 擁有無法比擬優勢或將上艦 2020-11-30 新浪軍事

  “金雕”CR500無人直升機在2016年的珠海航展上首次公開,是一種察打一體無人直升機,可外掛兩枚“藍箭”9空對地導彈。
  CR500採用了國產無人直升機中罕見的共軸雙旋翼設計,有一高一低兩副旋轉方向相反的雙葉旋翼來互相抵消扭矩,因此得以取消累贅的尾梁和抗扭尾槳系統。俄羅斯卡莫夫系列直升機就因共軸雙旋翼而聞名。
  與傳統無人直升機相比, CR500最大的優點就是體形緊湊,方正粗短的機身使該機看起來簡直不像是一架直升機,非常方便儲運。共軸雙旋翼的另一個優點是省去了尾槳功耗,整體氣動效率要比傳統直升機高16-22%,抗風能力也更強。
  與航展上的模型相比,這次露面的CR500生產型在塊頭上更大一些,造型也更加飽滿,前機身兩側增加了冷區空氣進氣口,並將外部掛架從兩側短翼下移到機腹,掛架數量也增加到4個。渦輪增壓發動機的裝備也大幅提高了該機的高原飛行性能。
  從CR500編號看,最大起飛重量在500千克級別,旋翼直徑6米,實用升限4000米,最大續航5小時,最大有效載荷150千克,可在6級大風環境下全自主起降,緊湊的尺寸和超強的抗風能力簡直就是為艦載部署而生的。
  CR500的兩個外側掛架可用於掛載武器,內側兩個掛架可用於掛載有效載荷,還可更具任務需求機鼻下安裝不同的光電吊艙,可執行對海打擊、反潛、戰場偵察、通訊中繼等各種任務。
  除了艦載外,官方介紹該機還可被廣泛應用於民用領域,如電力巡檢、地質勘察、定點補給、森林防火等,共軸雙旋翼設計使CR500特別適用於起降場地狹小的應用場景,這是傳統無人直升機所無法比擬的優勢。
https://mil.news.sina.com.cn/zhengming/2020-11-30/doc-iiznctke3978433.shtml