大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于恐怖城的问题,于是小编就整理了1个相关介绍恐怖城的解答,让我们一起看看吧。
无尾桨直升机的详细原理是什么?如何抵抗主旋翼的扭矩?
直升机旋翼在旋转时会产生扭矩,使机体与旋翼同向旋转,为了克服这种扭矩,通常在飞机尾翼上增加一个副旋翼装置(即尾桨),从而达到让飞机平稳飞行的目的。但是***在外的副旋翼有增加噪声以及安全风险等缺点,人们又设计出不使用副旋翼装置的直升机,即题目中所说的无尾桨直升机。无尾桨直升机主要有以下三种旋翼布局:第一、共轴双桨式,代表机型为俄罗斯卡莫夫设计局设计的“卡”系列直升机,比如卡-52武装直升机;第二、纵列双桨/并列双桨/串列双桨式,代表机型为美国波音公司的CH-47“支奴干”运输直升机和美国卡曼的K-Max型直升机;第三、尾翼喷气式,代表机型为美国麦道公司的MD520N型直升机。下面我们分别来了解上述三种无尾桨直升机的详细原理。下图为澳大利亚陆军装备的CH-47“支奴干”运输直升机。
我们可以以这样的方式来说明共轴双桨直升机抵抗旋翼扭矩的原理:在纸上画出一个同心圆,大圆圈表示直升机的旋翼,小圆圈表示机体,当旋翼高速正向旋转(顺时针)时所产生的扭矩会带动机体发生同向旋转,所以我们在两圆圈上标注顺时针方向的箭头。为了克服这股扭矩,我们在同心圆外面再化一个圆圈将同心圆包裹起来,***设这个圆圈是另外增加的一组主旋翼,并想像其旋转方向为逆时针,为其标注上反向箭头。在一个传动轴上两组反向旋转的旋翼便产生相互抵消扭矩的力,扭矩得到平衡,机体就不会发生旋转了,这就是共轴双桨式旋翼布局的无尾桨直升机抵抗旋翼扭矩的原理。下图为俄罗斯陆军装备的K-52共轴双桨武装直升机。
纵列双桨式/并列双桨式/串列双桨式直升机的抗扭矩原理与共轴双桨式基本相同,区别在于两组旋翼分别设置在不同的机体上,使用各自的传动轴。先说说纵列双桨式吧,两组旋翼系统纵向安装在机头(一号机组)和机尾(二号机组),一号机组旋翼正向旋转,二号机组反向旋转,从而起到抵消相对机组产生的扭矩的作用。而并列双桨式的结构则相对复杂,两个旋翼机组并列设置在飞机机顶,旋转方式为反向交替旋转,作用与纵列双桨式一样。为了防止两组旋翼反向旋转时发生相互干扰,要求发动机控制系统必须能精准控制两组旋翼同步旋转,倘若其中一组旋翼系统发生故障导致转速不同步或停转,那么两组相互交叉的旋翼便会“打架”,最后导致飞机坠毁,因此并列双桨式运用并不广泛。下图为卡曼并列双桨式直升机。
这种机型的抗扭矩装置工作原理与传统尾桨副旋翼抗扭矩原理是一样的,区别在于将尾桨副旋翼换成了喷气装置,即在尾梁右下侧切开一条0.85厘米宽的缝隙以及尾梁末端装的一个喷气舵来提供平衡旋翼扭矩所需的侧力和控制偏航运动。当喷气舵向外喷射高速气流时机尾便获得推力,这股推力足以抵消旋翼产生的扭转力矩,达到使机身稳定的效果。这就是尾翼喷气式无尾桨直升机的抗旋翼扭矩的原理。下图为尾翼喷气式旋翼布局的麦道直升机,红色箭头指示的位置是喷气舵气流喷口。
文章最后我们要来聊一聊题外话,即不管是传统尾桨直升机还是无尾桨直升机,受主旋翼转速的物理性制约,直升机的飞行速度始终无法突破480公里/小时。为了解决这个问题,美国人研发出了集直升机和固定翼飞机优点于一身的V-22“鱼鹰”倾转旋翼飞机,它既能像直升机那样垂直起降和空中悬停,也能像固定翼飞机那样高速飞行,最高飞行速度为510公里/小时,空载极限飞行速度达600公里/小时。由于V-22既不属于直升机也不属于固定翼飞机,固其无尾桨的“倾转旋翼”式旋翼布局飞机不在我们话题中的重点讨论范围。下图为美国海军陆战队装备的V-22“鱼鹰”飞机。
科普性的答案已经有了两个,我针对无尾桨技术(NOTAR® TECHNOLOGY)讲点专业性的概念与诸君共赏。
[无尾桨技术为麦克唐纳·道格拉斯(简称麦道)公司的专利,该专利是通过收购休斯直升机公司获得]
注:有答案提到了纵列式、共轴、横列式等没有尾桨直升机,但是“无尾桨”实际上特指一类特定的直升机系统——No Tail Rotor;NOTAR,下面是详细说明。
无尾桨反扭矩系统最大的特点就是消除了单旋翼带尾桨由于尾桨存在而带来的一系列复杂机械缺陷,包括——长长的传动轴、悬挂轴承、中间减速箱和90°转向减速箱等机械部件。充分利用直升机与生俱来气动特点的无尾桨系统被认为更加安全且安静。
说白了,其实无尾桨技术的原理还是相对简单的——尾梁中,靠近旋翼下方有一个进气口,进气口下安装了一台可变桨距的风扇,风扇转动之后能将大量的旋翼尾流引入尾梁然后从尾梁上的两条缝中流出,流出的气体会遵循康达效应(Coanda Effect,康达效应有些地方也叫做附壁效应,最直观的一种现象就是你可以想象锅子边上一滴水往锅外滑落,水珠一般会贴着锅底往下滑,而很少会直接落下),缝中气流因为康达效应绕尾梁流动之后的最终效果就是产生了一个侧向力,这个侧向力会抵消掉大约60%的反扭矩。剩余的反扭矩和直升机的偏航控制就是靠尾梁最末端的直接喷气装置来实现的,也就是图中的“Residual Airflow”那里的装置,也就是下图中的5处,下图中6就是旋翼尾流,8就是由于康达效应产生的侧向力。
上述是悬停时候,前飞时候,无尾桨直升机的反扭矩一般是通过垂尾襟翼差动产生的力矩来实现平衡的,不过航向控制还是需要尾梁末端的直接喷气装置来实现。
直升机通过旋翼来挺供升力,而旋翼在旋转的时候会对机身产生扭矩,如果只有主旋翼那么机身会跟随旋翼一起旋转,而要克服主旋翼的扭矩,现在有两种方法,那就是有两个主旋翼按相反方向旋转,这样可以直接克服旋翼的扭矩。而另一种方法则是只有一副主旋翼,但是在机尾的地方增加一个测吹的尾桨克服主旋翼的扭矩,不过这个测吹的尾桨所做的功是浪费的。
而无尾桨直升机目前也有两种,第一种是同轴反转的主旋翼,这方面的代表主要是苏联/时期制造的卡-52直升机与卡-25直升机。这样做的好处在于可以不用增加测吹的尾桨,这样的布局好处在于缩小直升机的外廓尺寸,使得机体结构更为紧凑,并且在低空贴地飞行时更安全,不过由于是同轴反转,所以这两幅旋翼之间的距离不能太小,不然在做一些机动动作时两副桨叶可能会打到一起,所以这种直升机的高度会更高,虽然陆航可以忽略这一个问题,但是海航搭载到军舰上时就不得不考虑机库高度的问题
另一种是错开旋桨的位置,这样有也有两种方式,一种是纵列式双旋翼直升机,另一种是横列式双翼直升机,这样的布局目前主要是用于运输机为主最为著名的直升机分别是美国CH-47支努干运输直升机,不过纵列式双旋翼机目前就只有MV-22倾转旋翼机使用,这种双旋翼直升机最大的好处就在于能够在一些复杂的地形做出许多意想不到的空中***,而且纵列分布双旋翼飞机一般机体空间都比较大,所以这一种布局既方便运输也方便救援。
为了克服旋桨扭矩引发的不平衡,古今中外的设计师有过各种设计构思。
尾桨是常用的,但是尾桨增加了机身长度,桨叶也比较啰嗦,容易***,容易损坏,操控也不灵活。
所以就有很多不用尾桨的,
列数一下,
有,函道桨,代替桨片的。劲大,短,内置不伤人。
有函道尾推矢量的,是个朝后的桨,罩个矢量函道,速度很高也简单。
有内喷气的,把发动机排气管作为尾部平衡扭矩。
有横列双旋翼,
纵列双旋翼,
对轴双旋翼,
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