直升机的原理及分类[一类资料]

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§4.7 直升机
1、旋翼受力（垂直铰）
同样，在使用了挥舞铰后，由于桨叶的 上下摆动，使每个桨叶的旋转角速度发生变 化，桨叶下挥时，使旋翼角速度变小，上挥 时，角速度增大，这个力称为哥氏力，是沿 旋翼周向作用在桨叶上的，也是周期变化的， 同样产生交变的根部弯曲力矩，为了减少这 个力的作用，通常再如上一个垂直放置的铰 链，使桨叶可在圆周方向做少量的前后摆动， 这个铰链叫做垂直铰或摆振铰。
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§4.7 直升机
2、动力传递和控制
直升机的动力是通过减速器的旋转轴带动 旋翼传送的，驾驶员操纵总距杆来改变桨叶的 桨矩角(安装角)实现旋翼的拉力增大或减小， 使直升机上升或下降；改变飞行方向则操纵周 期变矩杆(也称驾驶杆)，使旋翼的旋转平面向 某一方向倾斜，使直升机向这一方向飞去，执 行这个动作的机构称为自动倾斜器。
直线向前飞行时，尾桨产生的力矩和旋翼 的反作用扭矩平衡，如果控制尾桨的推力大小， 就可以使直升机转向。尾梁上还装有水平和垂 直的安定面，保证直升机的航向和纵向稳定。
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§4.7 直升机
四、直升机的飞行原理
1、旋翼受力 2、动力传递和控制 3、操纵及性能
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§4.7 直升机
1、旋翼受力（水平铰）
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双旋翼式
目前以纵列式的使用较多，即两 个旋翼沿机身长度方向排列，它的重 心移动范围大、机身长，可以把直升 机做得很大，共轴式的紧凑，但操纵 复杂，在小型直升机上有较多的使用。
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卡-50双桨共轴武装直升机
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纵列式双桨直升机
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§4.7 直升机
三、直升机结构
旋翼的桨叶在运动中产生拉力(向上)其原理和机 翼相同，都是因空气流过翼面产生升力，但是它的运 动是绕轴旋转的，旋翼在旋转一圈时在迎风的半圈 (称为前行)和顺风半圈(后行)中桨叶的相对风速是不 同的，即迎风一半大，而顺风时小，因而会造成升力 不平衡，即前行桨叶升力大，这会使直升机倾斜，并 使桨叶根部产生交变弯矩，使桨叶加速损坏。为了解 决这个问题，桨叶和桨毂之间用一个水平铰链或是柔 性的连接起来，使桨叶可在旋翼平面上、下摆动，这 样由于铰链不传递垂直方向的力，从而使两边升力平 衡，这个铰链称为水平铰或挥舞铰。
§4.7 直升机
一、概况 二、直升机分类 三、直升机结构 四、直升机的飞行原理
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§4.7 直升机
一、概况
直升机是一种旋翼航空器，它的 升力和前进的动力是由发动机带动的 旋翼提供的。直升机可以垂直起降， 还能在空中向前后左右各个方向运动。 在一定高度下能够在空中悬停。它机 动灵活，可以在山顶、峡谷、海上采 油平台起降，也可以在地面、水面上 悬停，因而获得了广泛的应用。
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旋翼（1）
旋翼是直升机最关键的部位，它既 产生升力，又是使直升机水平运动的拉 力的来源，旋翼旋转的平面是升力面又 是操纵面。
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旋翼（2）
•旋翼的组成
旋翼由桨叶、桨毂和连接桨叶、桨毂的机构组 成。
从原理上讲旋翼和螺旋桨没有区别，但是旋翼 要提供升力和拉力，而螺旋桨仅提供拉力，为了获 得足够的升力，桨叶要做得很长，旋翼直径从小型 直升机的5~10米到大型直升机的二三十米，最大 的有32米。桨叶连接在桨毂上，构成整副旋翼。
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§4.7 直升机
1、旋翼受力（轴向铰）
旋翼和螺旋桨相同，它的桨叶的迎角即 桨距和拉力的产生有直接的关系，因而它的 桨距也要求可调，从而调节和控制升力，这 需要第3个铰链使桨叶可以围绕自身的轴运 动，这个铰称为桨距角，或轴向铰。这样直 升机的桨叶可以绕着3个铰链挥舞、摆振和 转动，从而形成了一个构造复杂，维护困难 又寿命不高的桨毂系统。
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起落装置
直升机的着陆装置多数采用三轮或四轮 起落架，用于着陆缓冲和地面滑跑，由于直 升机速度低，起落架除少数速度较高的直升 机外，一般不回收，有部分直升机采用滑橇 式起落架以减轻重量，为了在雪地或泥地上 起降也使用这类起落架。为了在水面上起降 有的垂直机装备专用的浮筒式起落架。
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单旋翼带尾桨式
单旋翼带尾桨式是目前最流行的 形式。这种直升机顶部有一个大的旋 翼，机身后伸出一个尾梁，在尾梁上 装一个尾部旋桨(简称尾桨)，尾桨的作 用是平衡由于旋翼旋转而产生的使机 身逆向旋转的扭矩。
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直-5
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双旋翼式
双旋翼的直升机有多种形式，有 两个旋翼共轴的，有两个旋翼交叉的， 有两个旋翼横列的和两个旋翼纵列的。 它们的共同点是有两个旋翼，两个旋 翼的旋转方向相反，从而使旋翼的反 作用力矩相互抵消保持机身不动。
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传动和操纵系统
直升机要通过改变旋翼的桨距和倾 斜旋翼平面的方向来改变飞行方向，因 而它的传动和操纵系统和飞机是全然不 同的。
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尾梁和尾桨
单旋翼直升机要由尾桨产生一个力矩来平 衡由旋翼旋转产生的使机身旋转反作用力矩。 尾桨距旋翼转轴越远则产生的平衡力矩越大， 这样尾桨可以做得小，但尾梁加长，传动轴也 会加长，使重量增加。
以单旋翼直升机为例，直升机的构造分为
❖ 机身
❖ 动力装置
❖ 旋翼
❖ 起落装置
❖ 传动和操纵系统
❖ 尾梁和尾桨
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1-机身；2-主旋翼；3-尾桨；4-发动机；5-旋翼头；6-传动系统；7-驾驶舱
图4-49 直升机各部分
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机身
机身包括驾驶舱和机舱，机舱用 来装载人员、货物和其他设备，机身 把直升机的各部分连在一起，和飞机 的机身的构造大体相同，最大的不同 在于飞机的机身最大的受力部位在机 翼和机身的结合部，而直升机的最大 受力部位在机身顶部旋翼的桨毂和机 身结合部。
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动力装置
直升机的动力装置要提供旋转扭矩使旋 翼和尾桨旋转，早期直升机和现在小型直升 机使用活塞式发动机。喷气发动机出现后， 直升机使用涡轮轴发动机。对直升机的发动 机除要求重量轻和耗油率低之外，由于直升 机经常用于短途飞行，它的工作场所离地面 近，因而要求发动机部件有良好的耐疲劳性 能和抗腐蚀性能。
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§4.7 直升机
但是直升机的构造较飞机复杂，飞行 效率低，飞行品质差，速度低，振动和噪 声水平高，因而在航空运输上仅用于地形 复杂地区或地面交通拥挤的城市中心到其 他地区的特殊需要，和飞机相比，所占数 量比例很小。
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§4.7 直升机
二、直升机分类
直升机按构造可分为两大类 : 单旋翼带尾桨式 双旋翼式