直升机 的桨叶角 与 直升机 升力 的关系

直升机 的桨叶角 与 直升机 升力 的关系

直升飞机的飞行原理 直升机的旋翼和电扇并不是一回事.电扇是通过叶片的斜面来向下排挤空气从而产生升 力,而直升机的叶片十分长,如此长的叶片在重力和阻力作用下会产生弯曲,并且很难保持 斜面的形状.所以直升机的旋翼是如机翼一般的流线型,下面平而上面鼓,旋转的时候上方 空气流速大于下方,从而产生向上的升力.现在的直升机螺旋桨（叫旋翼）的桨叶是由碳纤维和玻璃钢纤维与复合材料制造而成.有一定的弹性,不转时,桨叶略有下垂弯曲.当螺旋桨旋转时,由于离心力的原理,桨叶会 被拉直.打个比方,我们看杂技“水流星”吧,两只水碗栓在一根绳子两端,放着不动时,绳子是支持不了水碗的,当旋转起来后,我们看到水碗和绳子象直线一样,空中飞舞.直升机的旋翼是怎么支撑飞机的重量?这个问题就是直升机的飞行原理：（以一般直升机 为例）直升机能在空中进行各种姿态的飞行,都是由主旋翼旋转产生的升力并操纵其大小和 方向来实现的.升力大于重量时,就上升,反之,就下降.平衡时,就悬停在空中.直升机 的升力大小,不但决定于旋翼的转速,而且决定于旋翼的安装角（又称桨叶角）.升力随着转 速.桨叶角的增大而增大；随着转速.桨叶角的减小而减小.直升机在飞行时,桨叶在转每一 圈的过程中,桨叶角都是不同的；而且,每片桨叶的桨叶角也是不同的.这才使直升机能够 前.后仰,左.右倾,完成各种姿态.直升机尾旋翼的转速和桨叶角的变化同主旋翼原理相同,控制直升机的左转弯.右转弯和直飞.不管天空有风无风,直升机要稳定飞行,不变航向,也 要靠稳定陀螺仪控制尾旋翼来完成.总之,直升机旋翼系统非常复杂,我只讲直升机空中姿 态变化与旋翼的关系.直升机利用电机带动螺旋桨产生的推力改变直升机重心的方法,来实现控制其前进或后 退.简化了直升机的机械结构,有利于减轻直升机的重量.旋翼扭转角 如果大家仔细观察,会看到飞机的螺旋桨结构很特殊.单支桨叶为细长而又带有扭角的 翼形叶片,桨叶的扭角（桨叶角）相当于飞机机翼的迎角,但桨叶角为桨尖与旋转平面呈平 行逐步向桨根变化的扭角.它们旋转速度是一样的,旋转时线速度叶根处底而叶尖处高,必 须在根部增大它的迎角（或叫功角）才能使气流在叶片的各个型面上都有最佳的做功能力 .什么是挥舞运动?旋翼类飞机（包括旋翼机和直升飞机）在正常飞行的时候,每一片旋翼的旋转方向和飞 机的前进方向之间的角度都在周期性变化着.如果旋翼在飞机右侧是向前旋转的,那么飞机 右侧的旋翼切割空气的速度就总是：旋翼旋转速度+飞机飞行速度；相反,左侧的旋翼相对空 气的速度就是：旋翼旋转速度-飞机飞行速度.所以,旋翼总是在旋转到飞机右侧的时候得到 更大的升力,而被抬得更高,左侧的情况则恰恰相反.地面效应 当直升机接近地面时会产生地面效应,直升机离地滞空时,旋翼把空气向下抽,因此旋 翼和地面之间的空气密度变大,形成气垫效果,浮力会变佳,离地越近,效果越佳,但是因 为空气被压缩,无处逸散而产生乱流,导致停悬的不稳定,所以R/C 直升机在接近地面时会 呈现不稳定现象而比较难控制,产生这种气垫效果的高度大约是旋翼面直径的一半左右.平衡杆(又叫稳定锤) 真的直升机也有用平衡杆的,不过很少了,因为不须耍.模刑直升机因为是用伺服噐(舵 机)来控制,堆力比较少,很难直接推控旋桨,所以大多用平衡杆,用很小的力就可改变平衡杆 的小翼 pitch,pitch 改了就会把整支平衡杆的位置改变,然后平衡杆改变旋桨的 pitch 角 度,来达至操控.简单来说,平衡杆起了贡杆作用,减轻了伺服系统的负荷.随著伺服系统的叐展,现在 模型直升机乜有 Flybar-less 的型号,即不须用平衡杆,但耍用负荷大的伺服系统.平衡杆在同轴双桨遥控直升机在飞行过程中,是依靠上下两层浆的共同作用而保持姿态 平衡的,但当直升机做需要前进、后退等动作时,下层浆会在舵机的作用下改变姿态,这时 上下两层浆的平衡被打破,这时高速旋转的平衡杆,就如同一个陀螺一样,具有干涉这种变 化,力图恢复平衡的趋向,通过球头拉杆自动控制上层浆的姿态,以使上下两层浆恢复平衡.此外,飞行过程中气流变化复杂,即便是稳定悬停时,也会不断受到环境干扰气流的影响,这些都会导致上下两层浆的工作失衡,这时候,高速旋转的平衡杆的陀螺效应就会干涉这种 失衡,以维持原有姿态.旋翼米重不能太少了,2.8 千克/米左右,太少不牢固.而且离心力太小,陀螺效应差,飞起来飘浮不定.直升飞机改变方向时是加上人工输入的偏移信号来控制陀螺仪的.共轴双桨则是使用两副主桨同时为直升机提供升力,但两副主桨的倾斜角度和旋转方向 都相反,从而起到互相抵消扭力的作用.共轴双桨直升机不需要尾桨,控制左右是通过副翼 舵机改变主桨倾角来实现.所有双桨直升机都是靠改变速度差完成自旋