直升機飛行原理分析
直升機旋翼繞旋翼轉軸旋轉時，每個葉片的工作類同于一個機翼。下面是小編為大家分享直升機飛行原理分析，歡迎大家閱讀瀏覽。
直升機旋翼的工作原理
直升機旋翼繞旋翼轉軸旋轉時，每個葉片的工作類同于一個機翼。旋翼的截面形狀是一個翼型，如圖1所示。翼型弦線與垂直于槳轂旋轉軸平面(稱為槳轂 旋轉平面)之間的夾角稱為槳葉的安裝角，以j表示，有時簡稱安裝角或槳距。各片槳葉的槳距的平均值稱為旋翼的總距。駕駛員通過直升機的操縱系統可以改變旋翼的總距和各片槳葉的槳距，根據不同的飛行狀態，總距的變化范圍約為2º~14º。
直升機旋翼的操縱
直升機體放在地面時，旋翼受其本身重力作用而下垂。發動機開車后，旋翼開始旋轉，槳葉向上抬，直觀地看，形成一個倒立的錐體，稱為旋翼錐體，同時在槳葉上產生向上的升力。隨著旋翼轉速的增加，升力逐漸增大。當升力超過重力時，直升機即鉛垂上升;若升力與重力平衡，則懸停于空中;若升力小于重力，則向下降落。
旋轉旋翼槳葉所產生的拉力和需要克服阻力產生的阻力力矩的大小，不僅取決于旋翼的轉速，而且取決于槳葉的槳距。從原理上講，調節轉速和槳距都可以調節拉力的大小。但是旋翼轉速取決于發動機(通常用的是渦輪軸發動機或**式發動機)主軸轉速;而發動機轉速有一個最有利的值，在這個轉速附近工作時，發動機效率高，壽命長。因此，拉力的改變主要靠調節槳葉槳距來實現。但是，槳距變化將引起阻力力矩變化，所以，在調節槳距的同時還要調節發動機油門，保持轉速盡量靠近最有利轉速工作。
直升機的平飛依靠升力傾斜所產生的水平分量來實現。例如，欲向前飛，需將駕駛桿向前推，經過操縱系統，自動傾斜器使旋翼各槳葉的槳距作周期性變化，從而改變旋翼的拉力方向，使旋翼錐體前傾，產生向前的拉力，將直升機拉向前進。
直升機的方向是靠尾槳控制的。欲使直升機改變方向，則需踩腳蹬，改變尾槳的槳距，使尾槳拉力變大或變小，從而改變平衡力矩的大小，實現機頭指向的操縱。
直升機的構型變化
直升機旋翼的旋轉產生了升力的同時，空氣對旋翼的反作用也形成了一個與旋翼旋轉方向相反的作用力矩，驅使直升機的機體反向旋轉，這就是所謂的直升機力矩及力矩平衡問題。
較早致力于力矩和力矩平衡方面研究的是德國人貝納恩(B.R.Beenal)和阿赫班奇(Achenbach)。他們兩人分別于1897年和1874年提出安裝一個尾槳來平衡直升機旋翼產生的反向力矩的方案。通過安裝尾槳，可產生一個平衡力矩，以抵消旋翼力矩，保證直升機的平衡飛行。實際上這就是后期發展成熟的單槳式直升機的'萌芽。
此后，許多直升機事業的先驅者都試圖研究并解決飛行力矩問題，運用兩個或更多的旋翼來克服飛行力矩，其原理是使這些旋翼以相反的方向旋轉，使各自的飛行力矩彼此抵消保證平衡。探索的結果導致了直升機幾種不同的結構形式：單槳式、共軸式、橫列式、縱列式、多槳式等的問世。
直升機的表現形式有哪些?
單槳式成為后來實用直升機的主要形式。這種形式最早出現于1874年，是阿赫班奇設計的。這架水蒸氣機驅動的直升機包含一個舉力旋翼和一個推進式螺旋槳，一個方向舵和一個尾槳。這是用尾槳平衡直升機力矩的第一架直升機。
共軸式結構是在同一個軸上安裝兩個旋轉方向相反的旋翼，這樣兩旋翼所產生的力矩就彼此抵消了。早期直升機多采用這種結構形式，其最早的設計是布萊特于1859年作出的。由于動力的緣故，這架直升機沒有進行過試驗。早期取得一定成功的共軸式直升機是美國人埃米爾·貝林納(E.Beliner)于1909年設計的。他的直升機安裝了兩臺發動機，與共軸的旋翼相連。旋翼采用堅硬的木質槳葉，通過傾斜整個族翼及部分機身來達到控制。這架直升機成功地飛行了三次。人們對共軸雙旋翼直升機究和研制一直沒有停止。俄羅斯卡莫夫設計局從1945年 研制成功卡-8共軸式直升機到90年代研制成功被西方譽為現代世界最先進的武裝攻擊直升機卡-50;發展了一系列共軸雙旋翼直升機。
縱列式結構是通過沿身體前后排列的兩個旋向相反的旋翼，來克服直升機的力矩的。1907年，法國人泡特·科努(P.Comu)制造了一個外形結構與縱列式結構非常相似的直升機，并成功地進行了—它行試驗，但這種結構在早期發展的直升機中較多采用，主要原因是機身長，重心變化范圍大，穩定性差。雙旋翼縱列式直升機最有名氣的是美國的 CH-47“支奴干” 1。在越南戰爭初期，美國曾將大量的CH-47直升機投入戰場，以運送兵員和物資。由于該直升機機體大，機動性差，沒有自衛能力，所以被擊落不少。
橫列式結構是通過沿機體橫向左右排列的兩個旋轉方向相反的旋翼來克服直升機力矩的。這種結構的直升機最早出現在1908年與1909年間，是由美國人貝林納設計制造的。它將兩個旋翼并排安裝在機翼兩端，通過傾斜整個旋翼及部分機身實現飛行控制。這種型式的直升機機最大優點是平衡性好，其缺點與雙旋翼縱列式直升機差不多，操縱也比較復雜。雙旋翼橫列式直升機要在機身兩側增裝旋翼支架，無形中會增加許多重量，而且也加大了氣動阻力。雙旋翼橫列式直升機的數量很少。前蘇聯米里設計局研制的米-12是最典型的雙旋翼橫列式直升機，它也是世界上最大的直升機。該機機身長37米，每副旋翼直徑35米，最大起飛重量105噸，最大平飛速度260公里離小時，僅在60年代試制了4架原型機，沒有投入批量生產。
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