旋翼反扭矩

直升機飛行主要靠旋翼產生的拉力。當旋翼由發動機通過旋 轉軸帶動旋轉時,旋翼給空氣以作用力矩(或稱扭矩),空氣 必然在同一時間以大小相等、方向相反的反作用 力矩作用於旋翼(或稱反扭矩),從而再通過旋 翼將這一反作用力矩傳遞到直升機 機體上。如果不採取措施予以平衡,那么這個反作用力矩就會 使直升機逆旋翼轉動方向旋轉。

旋翼的布局形式

旋翼之所以會出不同的布局型式,主要是因平衡旋翼軸帶動旋翼轉動工作時,空氣作用其上的反作用力矩所採取的方式不同而形成的。

為了平衡這個來自空氣的反作用力矩,有兩種常見的辦法,組合 形成了現代多種旋翼布局型式,見下圖。

1.單旋翼帶尾槳布局。空氣對旋翼形成的反作用力矩,由尾槳產生的拉力(或推力) 相對於直升機機體重心形成的偏轉力矩予以平衡如上圖的a。這種方式目前套用較廣 泛,雖然層槳工作需要消耗一部分功率,但構造上比較簡單。

2.雙旋翼式布局。由於在直升機上裝有兩副旋翼,可以是共軸式雙旋翼,也可以是縱 列式雙旋翼或者橫列式雙旋冀(含交叉雙旋翼),通過傳動裝置使兩副旋翼彼此向相反方向 轉動,那么,空氣對其中一副旋冀的反作用力矩,正好為另一副旋翼的反作用力矩所平衡, 見圖2.1—20中的b、 c、 d、 e。

直升機尾槳

(作用)尾槳像一個旋轉平面垂直於旋翼轉速平面的小螺旋槳,工作時產生拉力(或推力)。 尾槳的作用可以概括為以下三點:

1.尾槳產生的拉力(或推力)通過力臂形成偏轉力矩,用以平衡旋翼的反作用力矩 (即反扭轉);

2.相當於一個直升機的垂直安定面,改善直升機的方向穩定性。而且,可以通過加大 或減小尾槳的拉力(推力)來實現直升機的航向操縱;

3.某些直升機的尾軸向上斜置一個角度,可以提供部分升力,也可以調整直升機重心 範圍。 尾槳和旋翼的動力均來源於發動機;發動機產生的功率通過傳動系統,按需要再傳給旋翼和尾槳。

尾槳的旋轉速度較高。直升機航向操縱和平衡反作用力矩,只需增加或減小尾槳拉力 (推力),對尾槳總距操縱是通過腳蹬操縱系統來實現的。

三種類型

1.常規尾槳 這種尾槳的構造與旋冀類似,由槳葉和槳轂組成。常見的有蹺蹺板式、萬向接頭式和鉸 接式。

2.涵道層槳 這種尾槳由兩部分組成:一部分是置於尾斜梁中的涵道;另一部分是位於涵道中央的轉 子。其特點是涵道尾槳直徑小、葉片數目多。涵道尾槳的推力有兩個來源:一是涵道內空氣對 葉片的反作用推力;二是涵道唇部氣流負壓產生的推力。涵道尾槳的構造如下圖所示。

3.無尾槳系統 無層槳系統主要是用一個空氣系統代替常規尾槳,該系統由進氣口、噴氣口、壓力風 扇、帶縫尾梁等幾部分組成,如下圖所示。

壓力風扇位於主減速器後面,由尾傳動軸帶動,風扇葉片的角度可調,與油門總距桿聯 動。尾梁後部有一可轉動的排氣罩與腳蹬聯動。工作時風扇使空氣增壓並沿空心的尾梁向後 流動。飛行中,一部分壓縮空氣從尾梁側面的兩道細長縫中排出,加入到旋翼下洗流中,造 成不對稱流動,使尾梁一例產生吸力,相當於尾部產生了一個側向推力以平衡旋翼的反作用 力矩(見上圖);另一部分壓縮空氣由尾部的噴口噴出,產生側向報力,以實現航向 操縱,噴氣口面積由排氣罩的轉動控制,受駕駛員腳蹬操縱。

總結

以上各型尾槳都各有其特點: 常規尾槳技術發展比較成熟,套用廣泛,缺點是受旋男下 洗流影響,流場不穩定,裸露在外的槳葉尖端易發生傷人或撞擊地面障礙物的事故;涵道層槳優點是安全性好,轉於槳葉位於涵道內,旋翼下洗流干擾、 影響較輕,且不易發生傷人接物的事故,缺點是消耗功率比較大;無尾槳系統的優點是安全可靠、振動和噪聲水平低,前 飛時可以充分利用垂直尾另的作用、減小功率消耗,缺點是懸停時需要很大功率,目前已進 入實用階段。

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