直升机飞行原理

Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.直升机飞行原理Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.基本操纵系统 直升机的平衡和操纵 前飞中的空气动力主要内容主要内容主要内容主要内容 直升机的特殊问题 旋翼的基本介绍 直升机的分类 直升机概述Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.以动力驱动的旋翼作为主要升力来源，能垂直起落的以动力驱动的旋翼作为主要升力来源，能垂直起落的重于空气的航空器。重于空气的航空器。中国大百科全书中国大百科全书直升机的独特优势：直升机的独特优势：垂直起落、悬停垂直起落、悬停 良好的低空低速特性良好的低空低速特性使直升机可广泛应用于各个领域、各种环境。使直升机可广泛应用于各个领域、各种环境。直升机定义：直升机定义：一、概述一、概述Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.民用：民用：通用运输、抢险救生、公安巡查、特种作业通用运输、抢险救生、公安巡查、特种作业一、概述一、概述Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.一、概述一、概述 军用：军用：对地攻击、反潜攻舰、机降运输、战勤侦察对地攻击、反潜攻舰、机降运输、战勤侦察Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.二、分类二、分类 直升机按直升机按用途用途分为分为运输直升机运输直升机、武装直升机武装直升机、反潜直升反潜直升机机 按起飞按起飞重量重量分为超小型直升机、小型直升机、中小型直升分为超小型直升机、小型直升机、中小型直升机、中型直升机、大型直升机、重型直升机和巨型直升机。机、中型直升机、大型直升机、重型直升机和巨型直升机。机械驱动式直升机按平衡旋翼反作用扭矩的方法和旋翼数机械驱动式直升机按平衡旋翼反作用扭矩的方法和旋翼数量与位置分为下面几种形式：量与位置分为下面几种形式：Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.二、分类二、分类1单旋翼带尾桨直升机单旋翼带尾桨直升机旋翼反作用扭矩靠尾桨推力平衡。旋翼反作用扭矩靠尾桨推力平衡。优点：构造简单，操纵优点：构造简单，操纵系统简单，成本较低。系统简单，成本较低。缺点：尾桨造成功缺点：尾桨造成功率损失，重心定位范围率损失，重心定位范围窄，尾部长，尺寸大。窄，尾部长，尺寸大。Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.二、分类二、分类2共轴式双桨直升机共轴式双桨直升机两个旋转方向相反的旋翼安装在一根轴上，旋翼的反作用两个旋转方向相反的旋翼安装在一根轴上，旋翼的反作用扭矩相互平衡。扭矩相互平衡。优点：机身短外形优点：机身短外形好，正面阻力小，外廓尺好，正面阻力小，外廓尺寸小。寸小。缺点：操纵系统及传缺点：操纵系统及传动系统复杂，旋翼有相互动系统复杂，旋翼有相互干扰，方向稳定性不够。干扰，方向稳定性不够。苏联 卡莫夫设计局 卡-52Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.二、分类二、分类优点：纵向稳定性好，优点：纵向稳定性好，重心定位范围广，重量效率重心定位范围广，重量效率高，机身有效容积大。高，机身有效容积大。缺点：传动系统复杂，缺点：传动系统复杂，平飞时诱导损失大，利用旋平飞时诱导损失大，利用旋翼自转进行滑翔降落困难。翼自转进行滑翔降落困难。美国美国 CH-47 CH-47 支支努干努干3纵列式双桨直升机纵列式双桨直升机两个旋翼安装在机身的前后端，两个旋翼安装在机身的前后端，后面的旋翼通常高于前面旋翼的旋转平面。后面的旋翼通常高于前面旋翼的旋转平面。Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.二、分类二、分类4交叉式双桨直升机交叉式双桨直升机两个旋翼位于机身两侧，但两个两个旋翼位于机身两侧，但两个桨毂之间很近。转轴向外倾斜。桨毂之间很近。转轴向外倾斜。优点：正面阻力小，外廓优点：正面阻力小，外廓尺寸小。尺寸小。缺点：传动系统复杂，缺点：传动系统复杂，桨尖可能碰地，不安全，直升桨尖可能碰地，不安全，直升机的平衡复杂。机的平衡复杂。Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.二、分类二、分类5无尾桨直升机无尾桨直升机水平旋翼负责提供飞机升力，并从尾部吹出空水平旋翼负责提供飞机升力，并从尾部吹出空气，用附壁效应产生的推力抵消旋翼的反作用力气，用附壁效应产生的推力抵消旋翼的反作用力 Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.二、分类二、分类6 倾转旋翼机倾转旋翼机V22Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.产生向上的力克服直升机重力产生向上的力克服直升机重力产生向前的水平分力使直升机向前产生向前的水平分力使直升机向前产生其他分力及力矩保持产生其他分力及力矩保持 直升机平衡或进行机动飞行直升机平衡或进行机动飞行若发动机停车，自转产生升力，保证安全着陆若发动机停车，自转产生升力，保证安全着陆三、旋翼的基本介绍三、旋翼的基本介绍1 1、旋翼的作用、旋翼的作用Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.2 2、旋翼的组成：桨叶、旋翼的组成：桨叶+桨毂桨毂三、旋翼的基本介绍三、旋翼的基本介绍Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.三、旋翼的基本介绍三、旋翼的基本介绍Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.桨毂桨毂旋翼的运动：变距、挥舞、摆振旋翼的运动：变距、挥舞、摆振三、旋翼的基本介绍三、旋翼的基本介绍Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.变距变距变总距操纵周期总距操纵三、旋翼的基本介绍三、旋翼的基本介绍Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.挥舞挥舞直升机前飞时，直升机前飞时，左右速度不对称左右速度不对称三、旋翼的基本介绍三、旋翼的基本介绍Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.挥舞桨叶的挥舞运动桨叶的挥舞运动三、旋翼的基本介绍三、旋翼的基本介绍Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.摆振桨毂的摆振运动三、旋翼的基本介绍三、旋翼的基本介绍Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.四、基本操纵系统四、基本操纵系统Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.四、基本操纵系统四、基本操纵系统Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.EC-120SCHWEIZER-300CBELL-407EC-120EC-120EC-120四、基本操纵系统四、基本操纵系统Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.五、前飞中的空气动力五、前飞中的空气动力直升机前飞时受力分析Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.旋翼锥体的后到？旋翼锥体的后到？五、前飞中的空气动力五、前飞中的空气动力Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.旋翼锥体的侧倒？旋翼锥体的侧倒？五、前飞中的空气动力五、前飞中的空气动力Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.结论：直升机前飞时结论：直升机前飞时旋翼桨盘处旋翼桨盘处 周向气流速度周向气流速度左右左右不对称，不对称，引起旋翼纵向挥舞引起旋翼纵向挥舞-后倒角后倒角剖面迎角剖面迎角前后前后不对称，不对称，引起旋翼横向挥舞引起旋翼横向挥舞-侧倾角侧倾角Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵直升机的三个轴直升机的三个轴纵轴纵轴立轴立轴横轴横轴Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.直升机的平衡直升机的平衡作用在直升机上的各种力和力矩之和均为零。作用在直升机上的各种力和力矩之和均为零。直升机的飞行速度和方向都能保持不变。直升机的飞行速度和方向都能保持不变。这里只分析力矩的平衡这里只分析力矩的平衡1.1.俯仰平衡俯仰平衡-横轴横轴2.2.方向平衡方向平衡-立轴立轴3.3.横侧平衡横侧平衡-纵轴纵轴六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.1、俯仰平衡、俯仰平衡直升机绕横轴转动的上仰力矩和下俯力矩相等。直升机绕横轴转动的上仰力矩和下俯力矩相等。俯仰平衡时，不绕横轴转动，转动角速度等于零。俯仰平衡时，不绕横轴转动，转动角速度等于零。六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.俯仰力矩俯仰力矩机身力矩是上仰还是下俯视情况而定。机身力矩是上仰还是下俯视情况而定。悬停和小速度飞行时上仰，大速度飞行悬停和小速度飞行时上仰，大速度飞行时为下俯力矩。时为下俯力矩。旋翼力矩旋翼力矩水平安定面力矩水平安定面力矩机身力矩机身力矩俯仰平衡条件俯仰平衡条件上仰力矩上仰力矩=下俯力矩下俯力矩六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.2、方向平衡、方向平衡 直升机绕立轴转动的左偏直升机绕立轴转动的左偏力矩和右偏力矩相等。方向平力矩和右偏力矩相等。方向平衡时，不绕立轴转动或等速转衡时，不绕立轴转动或等速转动。动。六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.2、方向平衡、方向平衡偏转力矩偏转力矩旋翼的反作用力矩旋翼的反作用力矩反扭矩系统反扭矩系统垂尾的方向稳定作用垂尾的方向稳定作用方向平衡的条件方向平衡的条件旋翼的反作用力矩旋翼的反作用力矩=尾桨偏转力矩尾桨偏转力矩六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.3、横侧平衡、横侧平衡直升机绕纵轴转动的左滚力矩和直升机绕纵轴转动的左滚力矩和右滚力矩相等。右滚力矩相等。横侧平衡时，不绕纵轴转动。横侧平衡时，不绕纵轴转动。六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.3、横侧平衡、横侧平衡滚转力矩滚转力矩尾桨旋转轴高于重心，尾桨旋转轴高于重心，产生滚转力矩产生滚转力矩尾桨拉力所产生的滚转力矩尾桨拉力所产生的滚转力矩压杆时产生的滚转力矩压杆时产生的滚转力矩压杆时，旋翼锥体倾斜，分解出压杆时，旋翼锥体倾斜，分解出T1T1和和T3.T3.形成相应的滚转力矩。形成相应的滚转力矩。横侧平衡的条件：横侧平衡的条件：左滚力矩左滚力矩=右滚力矩右滚力矩六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.4、直升机的操纵性、直升机的操纵性飞行员在操纵直升机的驾驶杆、舵和油门总距杆后，其飞飞行员在操纵直升机的驾驶杆、舵和油门总距杆后，其飞行状态的反应特性。行状态的反应特性。是作用于直升机上的操纵力和操纵力矩的过程和结果。是作用于直升机上的操纵力和操纵力矩的过程和结果。六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.4、直升机的操纵性、直升机的操纵性总距杆的操纵总距杆的操纵驾驶杆的操纵驾驶杆的操纵脚蹬的操纵脚蹬的操纵四、直升机的平衡和操纵四、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.4、直升机的操纵性、直升机的操纵性总距杆的操纵总距杆的操纵SCHWEIZER-300C变总距操纵六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.4、直升机的操纵性、直升机的操纵性驾驶杆的操纵驾驶杆的操纵EC-120周期总距操纵六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.4、直升机的操纵性、直升机的操纵性脚蹬的操纵脚蹬的操纵EC-120六、直升机的平衡和操纵六、直升机的平衡和操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题1、过度挥舞、过度挥舞2、涡环状态、涡环状态3、地面共振、地面共振4、直升机的自转、直升机的自转5、MAST Bumping6、斜坡操纵、斜坡操纵Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.1、过度挥舞、过度挥舞七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.2、涡环状态、涡环状态七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.2、涡环状态、涡环状态七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.2、涡环状态、涡环状态七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题涡环状态的改出涡环状态的改出Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.3、地面共振、地面共振七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题地面共振时直升机的振动地面共振时直升机的振动 Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.3、地面共振、地面共振七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题地面共振实验视频地面共振实验视频 Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.4、直升机的自转、直升机的自转七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.4、直升机的自转、直升机的自转七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题Straight-in autorotation.Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.5、MAST Bumping七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.6、斜坡操纵、斜坡操纵七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题斜坡着陆斜坡着陆Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.6、斜坡操纵、斜坡操纵七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题斜坡起飞斜坡起飞Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.6、斜坡操纵、斜坡操纵七、直升机的特殊问题七、直升机的特殊问题单撬着陆单撬着陆Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.基本操纵系统 直升机的平衡和操纵 前飞中的空气动力主要内容主要内容主要内容主要内容 直升机的特殊问题 旋翼的基本介绍 直升机的分类 直升机概述Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.谢谢大家！Copyright 2013 CAFUC.All rights reserved.