飞行器仪表原理、塔块的作用、自转旋翼飞行器、关于旋翼机垂直起飞的解释、关于旋翼机旋翼的旋转

飞行器仪表原理转自/thread-2391-1-14.html空速管也叫皮托管，总压管,风向标气流方向传感器或流向角感应器，与精密电位计（或同步机或解析器）连接在一起，提供出一个表示相对于大气数据桁架纵轴的空气流方向的电信号.主要是用来测量飞机速度的，同时还兼具其他多种功能。

空速管测量飞机速度的原理是这样的，当飞机向前飞行时，气流便冲进空速管，在管子末端的感应器会感受到气流的冲击力量，即动压。

飞机飞得越快，动压就越大。

如果将空气静止时的压力即静压和动压相比就可以知道冲进来的空气有多快，也就是飞机飞得有多快。

比较两种压力的工具是一个用上下两片很薄的金属片制成的表面带波纹的空心圆形盒子，称为膜盒。

这盒子是密封的，但有一根管子与空速管相连。

如果飞机速度快，动压便增大，膜盒内压力增加，膜盒会鼓起来。

用一个由小杠杆和齿轮等组成的装臵可以将膜盒的变形测量出来并用指针显示，这就是最简单的飞机空速表。

现代的空速管除了正前方开孔外，还在管的四周开有很多小孔，并用另一根管子通到空速表内来测量静止大气压力，这一压力称静压。

空速表内膜盒的变形大小就是由膜盒外的静压与膜盒内动压的差别决定的。

空速管测量出来的静压还可以用来作为高度表的计算参数。

如果膜盒完全密封，里面的压力始终保持相当于地面空气的压力。

这样当飞机飞到空中，高度增加，空速管测得的静压下降，膜盒便会鼓起来，测量膜盒的变形即可测得飞机高度。

这种高度表称为气压式高度表。

利用空速管测得的静压还可以制成"升降速度表"，即测量飞机高度变化快慢(爬升率)。

表内也有一个膜盒，不过膜盒内的压力不是根据空速管测得的动压而是通过专门一根在出口处开有一小孔的管子测得的。

这根管子上的小孔大小是特别设计的，用来限制膜盒内气压变化的快慢。

如果飞机上升很快，膜盒内的气压受小孔的制约不能很快下降，而膜盒外的气压由于有直通空速管上的静压孔，可以很快达到相当于外面大气的压力，于是膜盒鼓起来。

测量膜盒的变形大小即可算出飞机上升的快慢。

飞机下降时，情况正相反。

膜盒外压力急速增加，而膜盒内的气压只能缓慢升高，于是膜盒下陷，带动指针，显示负爬升率，即下降速率。

飞机平飞后，膜盒内外气压逐渐相等，膜盒恢复正常形状，升降速度表指示为零。

空速管是飞机上极为重要的测量工具。

它的安装位臵一定要在飞机外面气流较少受到飞机影响的区域，一般在机头正前方，垂尾或翼尖前方。

同时为了保险起见，一架飞机通常安装2副以上空速管。

有的飞机在机身两侧有2根小的空速管。

美国隐身战斗机F-117在机头最前方安装了4根全向大气数据探管，因此该机不但可以测大气动压、静压，而且还可以测量飞机的侧滑角和迎角。

有的飞机上的空速管外侧还装有几片小叶片，也可以起到类似作用；垂直安装的用来测量飞机侧滑角，水平安装的叶片可测量飞机迎角。

空速管测量出来的速度并非是飞机真正相对于地面的速度，而只是相对于大气的速度，所以称为空速。

如果有风，飞机相对地面的速度(称地速)还应加上风速(顺风飞行)或减去风速(逆风飞行)。

另外空速管测速原理利用到动压，而动压和大气密度有关。

同样的相对气流速度，如果大气密度低，动压便小，空速表中的膜盒变形就小。

所以相同的空速，在高空指示值比在低空小。

这种空速一般称为"表速"。

现代的空速表上都有两根指针，一根比较细，一根比较宽。

宽的指针指示"表速"，而细的一根指示的是经过各种修正的相当于地面大气压力时的空速，称为 "实速"。

升降速度表表又叫垂直速度表，用以测量飞机上升和下降的垂青速度、即飞机的高度变化率。

测量升降速度常用的方法是在飞行高度测量装臵中,增加一个微分装臵或一个压力延迟部件。

分立式升降速度表常采用后者。

升降速度测量装臵的指示能同时反映升降速度的大小和升降方向(即上升或下降)。

图8.14为分立式升降速度表的原理图.如图所示.仪表外客密封,表内有一个开口膜盒，膜盒内腔经一个粗的传压管与空气静压相通，而膜盒的外部（即仪表内腔）通过一毛细管也与空气静压相连。

这样,当飞机上升或下降时,膜盒内腔压力基本上随高度的变化而变化,但膜盒外部即表壳内的气压因受毛细管的阻滞作用,变化缓慢,产生压力差。

高度变化越剧烈,膜盒所承受的压力差越大,经传动机构带动指针的转角也越大。

膜盒的膨胀或收缩决定于飞机是升高还是下降。

升高时,由于高空气压减小,膜盒内腔压力低于外部,膜盒将收缩,经传动机构带动指针向上偏转相应角度指示上升速率。

当飞机下滑或俯冲时,情况正好相反。

而当飞机平飞时,毛细管前后压力平衡，膜盒内外压力相等,指针平指,指示升降率为零。

塔块的作用转自：/thread-2335-1-14.html直升机旋翼有三种轴铰，挥舞铰、摆振铰和变距铰。

由于机身两侧来流不对称而使旋翼产生滚转力矩，所以要利用挥舞铰来减弱飞机滚转趋势。

旋翼在升力、重力和离心力的共同作用下，会形成一定的锥角。

当旋翼挥舞到最高点时，向上运动的桨叶重心朝旋转中心移动；反之向下运动的桨叶重心，朝偏离旋转中心的方向移动。

花样溜冰旋转时，两臂收拢旋转加快，两臂张开旋转减慢。

因此两侧桨叶与整体旋转速度有点不协调，一侧要向前摆动（lead），另一侧则向后摆动(lag)。

这就是设计摆振铰的目的。

至于变距铰，主要用来解决垂直起落和悬停。

绝大部分旋翼机只有挥舞铰，而没有摆振铰。

为了解决摆振问题，洋人设计了塔块悬挂方案。

外国朋友没有索取金币，就向我提供了示意图。

它说明了塔块的作用，在此与大家分享。

当然塔块只适用于双叶旋翼，也许有财力的人会考虑使用多叶旋翼。

很抱歉贴图网站不认，只好口头解释一下：发生挥舞以后，虽然上行桨叶上反角变大，但是桨根部分同时也偏出塔板。

最终结果是，旋翼轴到两侧桨叶翼尖距离基本一致，因此缓解了摆振问题。

旋翼机又称自转旋翼飞行器/thread-2831-1-13.html南京航的一篇小论文旋翼机自转纵向稳定性总体参数旋翼机又称自转旋翼飞行器，是一种以自转旋翼作为升力面、螺旋桨推/拉力为前进动力的旋翼类飞行器。

旋翼机的旋翼依靠前方来流吹动始终处于自转状态，因而一旦发动机空中停车，可以直接依靠旋翼自转着陆，而直升机旋翼还需要一个转入自转的过程，所以旋翼机没有直升机的低速回避区，安全性更好。

旋翼机由于其旋翼自转，没有自发动机至旋翼的减速和传动装臵，也不需要平衡旋翼反扭矩的尾桨，因而结构大大简化。

现代自转旋翼飞行器采用旋翼预转技术，起飞前通过简单传动装臵将旋翼预先驱转，然后通过离合器切断传动链路后起飞，使得它可以跳跃式或超短距起飞（起飞距离0～30m）；自转旋翼飞行器降落时，通过操纵旋翼锥体后倾，可实现点式着陆，不需要专用机场。

因而近十几年来，旋翼机再次成为航空领域关注的热点。

一、总体参数、布局及飞行性能1. 参数确定旋翼机总体设计参数包括总重Gw、使用载荷Guse、旋翼半径R、旋翼桨尖速度ΩR、旋翼桨叶弦长b、桨盘载荷p、旋翼实度σ、功率载荷q、螺旋桨桨叶半径Rp和螺旋桨桨尖速度ωRp等。

根据对已有旋翼机参数的归纳总结，目前使用中的旋翼机大多是小型或轻型的，重量比（空机与总重之比）约0.6。

设计任务可以确定总重Gw，也可以确定使用载荷Guse，知道二者之一，便可以求出另一者。

为了拥有好的性能，例如停车下降率约为5m/s，一般要求功率载荷q小于4.5kg/hp （59.2N/kw）,桨盘载荷p小于12kg/m2 。

桨叶片数k可以参考直升机方法确定，目前大多旋翼机采用两片桨叶，安装在跷跷板式桨毂上。

典型两片桨叶旋翼，取实度σ为0.034～0.040。

如果实度取稍大值，则桨叶挥舞增加，性能改善不多，故一般都取偏小值。

由式（1）可以确定旋翼桨叶弦长b，若需要跳飞，预转旋翼桨尖速度要增大至1.5倍左右。

螺旋桨直径根据发动机转速来确定，大的直径对爬升率和低速推力很重要，但是如果取得过大，则全机尺寸高，停放不易。

螺旋桨一般与发动机输出轴直接连接，所以螺旋桨转速rpm就是发动机轴转速，螺旋桨桨尖速度ωRp和旋翼机前飞速度的合速度一般不超过声速的90%，目前常用的旋翼机螺旋桨桨尖速度（ωRp）max ≤290m/s。

知道发动机转速后，即可确定螺旋桨桨叶直径。

轻小型旋翼机总距角θ一般是固定的，中大型旋翼机的θ也不用经常操纵。

θ增加，则最小飞行速度减小，最大飞行速度增加，可用功率增加，但预转较费力，一般θ取3啊?敖侠硐搿Ｐ 碇岷蟮菇且话闳?3啊? 12埃 ∑ ≈敌阅苈杂懈纳疲 嵌蕴 刹焕 Ｖ行慕滦 硪 性ぷ督牵 话阍?皛4啊?br/>2. 性能总体参数与气动、动力学、结构重量、噪声及操稳特性等有密切关系。

选取这些参数很繁杂，甚至相互矛盾，如果条件具备，旋翼机也可以像直升机总体参数优化设计一样来优化各参数。

旋翼机桨盘载荷p对前飞最大速度Vmax影响很小，但对最小速度Vmin影响很大,p减小，Vmin减小，经济速度、有利速度增大。

功率载荷q对 Vmin影响较小，对Vmax等影响很大，q减小，Vmax增加，不影响最大航程。

实度σ减小，Vmax随之减小，低速段需用功率也减小，所以可用功率增加；增大σ对跳飞有利，对预转速度rpm要求较低。

3. 布局与部件旋翼机的最基本的部件是机身、发动机、旋翼系统、螺旋桨、尾面以及起落架。

为了改善性能，如提高飞行速度等，还可以选择机翼等部件。

机身是所有其他部件的连接件，结构可以是焊接管、金属片、复合材料、单管栓接或混合结构方式，最大强度重量比的机身是碳纤维材料或焊接管结构。

发动机在飞行中提供独立于旋翼系统的前飞动力，在地面则可以提供旋翼桨叶预转的动力。

随着旋翼机的发展，可用于旋翼机的发动机种类也越来越多。

车用、船用、航空发动机都可以用于以娱乐、体育爱好为目的研制的旋翼机，而需要取得适航证的旋翼机必须安装权威管理机构认证的发动机。

发动机可以是活塞式也可以是涡轮式。

旋翼系统主要给旋翼机提供升力和操纵，常用的是全铰接式、半刚性跷跷板式。

因不需反扭矩装臵，现代旋翼机的主要型式是单一的旋翼。

目前旋翼机惯用2片或3片桨叶，广泛应用于直升机的负扭度桨叶对旋翼机来讲，并没有多大优势，所以旋翼机上常用无扭转或正扭转桨叶。

个人自制的小型旋翼机常常使用可以连同桨毂桨叶一起扳动倾转的旋翼系统，也可以使用带总距操纵来改变旋翼桨叶俯仰角的旋翼系统。

如果桨叶带总距操纵且具有足够的惯量，旋翼机跳飞就有可能实现。

旋翼机的螺旋桨可以是拉进式也可以是推进式，也就是说，螺旋桨可以安装在机身头部，也可以安装在尾部。

早期的旋翼机是由螺旋桨拉进式固定翼飞机改装而成，用旋翼替代固定机翼或者固定机翼与旋翼复合使用。

推进式布局避免了方向舵和平尾位于螺旋桨滑流中，具有更好的操纵性，飞行员也有更好的视野。

但是在总体设计中应该充分考虑推进式布局中，由于受机身影响，螺旋桨的工作效率有所降低。