自轉旋翼機技術知識---升力、重力、推力和阻力

提供者:  來源:河北天啟通宇航空器材科技發展有限公司,法國DTA航空,天啟通宇航空,JRO自轉旋翼機,COMBO(亢保)動力三角翼,旅行者動力三角翼   時間:2022-04-28  

自轉旋翼機技術知識---升力、重力、推力和阻力


升力,重力,推力和阻力

    如同任何其它類型的飛機一樣,有 4 種基本的作用力作用在自轉旋翼機上。它們是:升力,重力,推力和阻力。

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    升力

    升力由旋翼系統產生。旋翼產生一種力

叫旋翼推力,這包括兩個成份,即升力(垂直成份)和阻力(水平成份)。而使自轉旋翼機飛翔在空中的是升力。旋翼推力正常情況下是一個向后的作用力,是升力和阻力的合力。

    重力

    重力通常被認為是自轉旋翼機的自重加上乘員和油料的總和,然而由于空氣動力的效果,重力通常由于重力載荷而成倍增加,每當旋翼機側滑時重力載荷都會增加。例如,進行 60 度角側傾斜轉彎時,其水平航姿的載荷因數為 2,這樣由于空氣動力作用,自轉旋翼機的重力是停在地面時重力的 2 倍。

    下面的表格給出了不同側滑角下大致的重力載荷。

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    由于自轉旋翼機的旋翼切割氣流,無論側滑角多大,自轉旋翼機都不會拉出4個G的載荷。由于旋翼的轉速隨著載荷因數的增加而增加且載荷因數有限,因此,想要使旋翼過壓或過速都是不可能的。

    推力(引擎開動)

    推力由連接到引擎的推進器產生,并推動自轉旋翼機向前移動。

    當自轉旋翼機在空中飛行時,引擎帶給推進器的扭矩對機身具有數量相同但方向相反的作用力。這意味著引擎試圖按與推進器轉動方向相反的方向扭動旋翼機機身。然而由于推進器和機身相比質量相差很大,作用在機身軸線上的輕微扭矩難以察覺且可忽略不計。

    例如,起飛加大油門時可能會導致沿軸線的扭轉,這可以通過調整操縱桿來糾正。就 MT—03 型旋翼機而言,當加大油門時,機身輕微地向右轉,這需要向左搬桿來糾正。

    此外,正如本書第四章談到的,加油門時推進器產生的螺旋尾流也會使旋翼機偏航,MT—03 型旋翼機在加油門時,機身會向左偏航,這需要踩右踏板來保持平衡。

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    推力(引擎關閉時)

    在空中,引擎關閉后,操縱桿一定要向前推,這樣可以創造一個大俯角的航姿以便保持速度。這種機頭下俯的航姿意味著旋翼推力有一個向前的成份。由于大部分旋翼推力是向前的,那么可獲得的升力的垂直成份就很少。自轉旋翼機的下降速度就會增加。

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    當自轉旋翼機下降時,合成氣流仍舊從旋翼的下面向上流動而非從上向下流。

    阻力

    同任何其它旋翼機一樣,自轉旋翼機有三種阻力,外表形狀阻力,誘導阻力和寄生阻力。

    外表形狀阻力是指旋翼切割氣流強迫氣流分子分開的阻力。它由二部分組成。其一是形狀阻力,這與自轉旋翼外形的空氣動力狀況有關,其二是表面摩擦力 ,這與旋翼的表面光滑度有關。當速度增加時,外表形狀阻力相應增加。

    誘導阻力是由出現在旋翼尖端或尾翼后端的螺旋氣流造成的。一般來講,向前的空速越快,產生的誘導阻力就越小。誘導阻力是阻力在低空速時的主要來源。

    寄生阻力是由自轉旋翼機穿過空氣產生的。當空氣沖擊主立柱軸,機身擋風玻璃等部位時就會產生阻力。隨著空速的提高,寄生阻力也快速增加。

    前面提到的旋翼阻力是旋翼剖面阻力和誘導阻力的合力。從下面的圖表中我們能看出,自轉旋翼機的總阻力是上面提到的各種阻力的總和。自轉旋翼機飛行中總阻力最低時的速度提供了最佳的升力∕阻力比率。也正是以這個速度飛行時自轉旋翼機性能發揮的最好。

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