直升機飛行原理圖解

1、飛行原理（圖解）直升機能夠垂直飛起來的基本道理簡單，但飛行控制就不簡單了。 旋翼可以產(chǎn)生升力，但誰來產(chǎn)生前進的推力呢？單獨安裝另外的推進發(fā)動機當(dāng)然可以，但這樣增加重量和總體復(fù)雜性，能不能使旋翼同時擔(dān)當(dāng)升力和推進作用呢？升力-推進問題解決后，還有轉(zhuǎn)向、俯仰、滾轉(zhuǎn)控制問題。旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力的同時，對機身產(chǎn)生反扭力（初中物理：有作用力就一定有反作用力），所以直升機還有一個特有的反扭力控制問題直升機主旋翼反扭力的示意圖沒有一定的反扭力措施，直升機就要打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/尾槳是抵消反扭力的最常見的方法直升機抵消反扭力的方案有很多，最常規(guī)的是采用尾槳。主旋翼順時針轉(zhuǎn)，對機身就產(chǎn)生逆，以抵消主旋翼的反扭力時針方向的反扭

2、力，尾槳就必須或推或拉，產(chǎn)生順時針方向的推力抵消反扭力的主旋翼-尾槳布局，也稱常規(guī)布局，因為這最常見/典型的貝爾407的尾槳主旋翼當(dāng)然也可以順時針旋轉(zhuǎn)，順時針還是逆時針，兩者之間沒有優(yōu)劣之分。有意思的是，美、英、德、意、日直升機的主旋翼都是逆時針旋轉(zhuǎn)，法、俄、中、E仄波蘭直升機都是順時針旋轉(zhuǎn)，英、德、意、日的直升機工業(yè)都是從美國引進許可證開始的，和美國采用 相同的習(xí)慣可以理解，中、Eh波蘭是從前蘇聯(lián)和法國引進許可證開始的，和法、俄的習(xí)慣相同也可以理解，但美國和俄羅斯為什么從一開始選定不同的方向，法國為什么不和選美國一樣的方向，而和俄羅斯一致，可能只是一個歷史的玩笑。各國直升機主旋翼旋轉(zhuǎn)方向的比

3、較尾槳給直升機的設(shè)計帶來了很多麻煩。尾槳要是太大了，會打到地上，所以尾槳尺寸受到限制，要提供足夠的反扭力，就需要提高轉(zhuǎn)速，這 樣，尾槳翼尖速度就大，尾槳的噪聲就很大。極端情況下，尾槳翼尖速度甚至可以超過音速，形成音爆.尾槳需要安裝在尾撐上，尾撐越長，尾槳的力矩越大，反扭力效果越好，但尾撐的重 量也越大。為了把動力傳遞到尾槳，尾撐內(nèi)需要安裝一根長長的傳動軸，這又增加了重量和機械復(fù)雜性.尾槳是直升機飛行安全的最大挑戰(zhàn)，主旋翼失去動力，直升機還可以自旋著陸:但尾槳一旦失去動力，那直升機就要打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，失去控制.在戰(zhàn)斗中，直升機因為尾槳受損而墜毀的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于因為其他部位被擊中的情況。即使不算戰(zhàn)損情況，平

4、時使用中，尾槳對地面人員的危險很大，一不小心 ，附近的人員和器材就會被打到。在居民區(qū)或林間空地懸?；蚱鹇鋾r，尾槳很容易掛上建筑物、電線、樹枝、飛舞物品尾槳可以是推式，也可以是拉式，一般認(rèn)為以推式的效率為高。 雖然不管推式還是拉式， 氣流總是要流經(jīng)尾撐， 但在尾槳加速氣流前， 低速氣流流經(jīng)尾撐的動能損失較小。尾槳的旋轉(zhuǎn)方向可以順著主旋翼，也就是說，對于逆時針旋轉(zhuǎn)的主旋翼，尾槳向前轉(zhuǎn)（或者說，從右面向直升機看，尾槳順時針旋轉(zhuǎn)），這樣尾槳對主旋翼的氣動干擾小，主旋翼的升力可以充分發(fā)揮。尾槳也可以逆著主旋翼的方向旋轉(zhuǎn)，也就是說，對于逆時針旋轉(zhuǎn)的主旋翼，尾槳向后轉(zhuǎn)（或者說，從右面向直升機看，尾槳逆時針旋

5、轉(zhuǎn)），這樣尾槳和主旋翼之間形成一個互相干擾，主旋翼的升力受到損失，但尾槳的作用加強，所以可以縮小尺寸，或降低功率.兩者沒有絕對的優(yōu)劣，設(shè)計得當(dāng)時，一般選擇順著轉(zhuǎn)，只有設(shè)計不當(dāng)、尾槳控制作用不夠時，才選擇逆著轉(zhuǎn)，像米一24直升機那樣.涵道尾槳（fenestron）將尾槳縮小， 隱藏在尾撐端部的巨大開孔里，相當(dāng)于給尾槳安上一個罩子，這樣大大改善了安全性，不易打到周圍的物體。由于涵道尾槳的周邊是遮蔽的，尾槳翼尖附近的氣流情況大大簡化，翼尖速度較高也不至于大大增加噪聲。罩子的屏蔽也使前后方向上的噪聲大大減小 .涵道尾槳的缺點是風(fēng)扇的包圍結(jié)構(gòu)帶來較大的重量，這個問題 隨涵道尾槳直徑增加而急劇惡化，所以涵

6、道尾槳難以用到大型直升機上。涵道尾槳只有法國直升機上采用，美國的下馬了的 Comanche是法國之外少見的采用涵道尾槳的例子。海豚直升機上的涵道尾槳/經(jīng)典的采用涵道尾槳的EC-120直升機，中國參加合作制造已經(jīng)下馬的美國 RAH-66科曼奇”直升機同樣采用涵道尾槳另一個取代尾槳的方案是NOTAR,NOTAR是No Tail Rotor （意為無尾槳）的簡稱，用噴氣引射和主旋翼下洗氣 流的有利交互作用形成反扭力。主旋翼產(chǎn)生的下洗氣流從尾撐兩側(cè)流經(jīng)尾撐，發(fā)動機產(chǎn)生的壓縮空氣通過尾撐一側(cè)的向下開槽噴出，促使這一側(cè)的下洗氣流向尾撐表面吸附并加速（即所謂射流效應(yīng)或 Coanda效應(yīng)），形成尾撐兩側(cè)氣流的

7、速度差，產(chǎn)生向一側(cè)的側(cè)推力，實現(xiàn)沒有尾槳的反扭力。尾撐頂端的直接噴氣控制提供更精細(xì)的方向控制，但不提供主要的反扭力,不是不可以，而是用射流效應(yīng)可以用較少的噴氣就實現(xiàn)較大的反扭力。從這個原理推而廣 之，如果把尾撐的截面做成機翼一樣，下洗氣流本身就可產(chǎn)生側(cè)推力，甚至可以在下側(cè)安裝類似襟翼的裝置以控制側(cè)推力，豈不更好？不知道為什么，沒有人這樣做。NOTAR的噪音比涵道風(fēng)扇更低，安全性更好，在演示中，只要主旋翼不打到樹枝，直接把尾撐捅到樹叢里也照 樣安全飛行，但 NOTAR同樣沒有用到大型直升機上的例子。NOTAR只有麥道（現(xiàn)波音）直升機上使用，可能是專利的緣故。Main rotor wakeFan ig blow compnes&ed dir through ta tl boomMotion ofmain rotorTai 卜 boomCrass-sectionCirculationA