直升机的旋翼为什么不能固定死(就是不能调整角度,叶片始终与 轴成90°)?

直升机的旋翼为什么不能固定死(就是不能调整角度,叶片始终与 轴成90°)? 网上有人说 那就会跟竹蜻蜓一样了,可是竹蜻蜓怎么了,不是飞的挺好的吗?求解答( ⊙ o ⊙ )!请详细分下~


@飞鱼BH1JSS @Heli_Davis

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pin008摄影光学航空兵器杂项自由撰稿人

2016-03-14 19:39

关键词: 挥舞铰

1923年西班牙的胡安.德拉.谢尔瓦(旧译谢尔伐)在研制旋翼机式发现了如果旋翼与桨轴刚性固定连接的话,旋翼机飞行时无法保持稳定,会发生倾覆,而如果旋翼能上下活动一点则没有这个问题,于是谢尔瓦发明了挥舞铰(也叫垂直铰)。挥舞铰使得实用化的旋翼机和直升机成为可能。

胡安.德拉.谢尔瓦发明了全世界第一架旋翼机

直升机向前飞行时,左右两边的桨叶前行的逆风、后行的顺风,相对空气的速度是不一样的。以下图为例,一架直升机以130km/h飞行时,旋翼以420km/h速度逆时针旋转,桨叶在左侧90°后行,空速为290km/h,桨叶在右侧90°前行,空速为550km/h。桨叶升力与速度平方成正比,因而右侧的升力远远大于左侧,也就是所谓的升力不对称。此时,直升机有严重向左横滚的趋势。而且桨叶没旋转一周就要经历一次剧烈的受力变化,产生振动和材料疲劳。

挥舞铰安装在桨叶的根部,类似门窗的铰链,可以让桨叶在上下一定范围内活动(所以也叫垂直铰)。直升飞机飞行时桨叶与桨轴不再是90°,而是在升力作用下上抬,同时受到离心力作用,不会无限上抬,最终形成一个倒锥形。

前行桨叶升力大,克服了更多的离心力(的分量),会抬高更多。上挥的桨叶相对空气的迎角减小了,升力也随之减小。反过来,后行桨叶升力减小,受离心力作用会下降,下挥桨叶相对空气迎角增加,升力也有所增加。这正好和原先升力差异相反。

挥舞铰让桨叶在升力和离心力的共同作用下上下运动,在一定程度上自动补偿了直升机升力不对称性。但直升机桨叶也不就不能和桨轴固定成90°了。

围绕这个问题还有很多可说的:摆振铰(水平铰)、跷跷板铰链、刚性旋翼(共轴和单旋翼)等等,这两天手指头实在不好使↓↓,回头再聊^_^

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