時間:2018-07-20 21:16來源:中國直升機 作者:中國直升機網(wǎng)
|
上一節(jié)所介紹的前飛過程中非對稱速度分布是直升機和固定翼飛行器(氣流速度對稱分布)的主要區(qū)別之一。
相對于固定翼飛行器的機翼而言,直升機旋翼的安裝連接方式相對來說,可以算是比較”松散“了,這種”松散“既奠定了旋翼類飛行器研制成功的基石,同時也給旋翼類飛行器帶來了一系列獨特的特點,尤其是在穩(wěn)定性和操縱性方面。
槳葉連接到槳轂采用鉸接而非固連是一項相當重要的發(fā)明,雖然這項發(fā)明并非是在直升機的研制中出現(xiàn)的——而是在自轉旋翼機 Autogyro 的研制中發(fā)明出來的——但是這項發(fā)明卻實實在在促進了直升機理論和工程實際方面的長足發(fā)展。
這項發(fā)明出現(xiàn)的時間是20世紀20年代,當時,西班牙的自轉旋翼機設計師 Juan de la Cierva 正在為其設計的自轉旋翼機存在的一系列氣動問題而苦惱。
![]() 圖——Cierva所設計的自轉旋翼機
當時Cierva的信條是——如果失敗了就從頭再來。顯然他第一次駕駛他自制的自轉旋翼機獲得了失敗,他驅(qū)動自己的自轉旋翼機滑跑試圖起飛,然后他的自轉旋翼機在達到起飛速度之前,突然就側翻了,旋翼打到地面,徹底報廢。Cierva毫不氣餒,沒多久就又進行了第二次試飛,然而沒有對旋翼做任何改進的情況下,第二次試飛與第一次并沒有什么差別,他的自轉旋翼機又一次側翻了。
在那個年代,Cierva沒有任何關于旋翼技術的知識,這位聰明的西班牙發(fā)明家最多就是有些關于風車的技術——這方面的知識至少比同國的堂吉訶德要好些。
這種側翻(滾轉力矩)的成因?qū)τ谒麃碚f簡直就像當時西方社會中流傳的”來自東方的神秘力量“一樣神秘,因為Cierva在試飛他的橡皮筋動力的自轉旋翼機模型過程中從來沒有發(fā)生過側翻,因為無法解決這個問題,自轉旋翼機的研制進度一度暫停。
轉機在他聽某場歌劇的時候出現(xiàn)了,也許是某個婉轉的音調(diào)刺激了他的神經(jīng),他腦海中靈光閃現(xiàn),他突然就意識到,之所以模型不會側翻而他真正的”座駕“會側翻的原因很可能就是兩者旋翼的剛度不一致,模型的槳葉是”柔軟“的竹材,而座駕則是類似于當時的固定翼飛機一般”剛硬“支承的槳葉。
”剛硬“支承的槳葉在前進過程中,前行側的氣流速度顯然要大于后行側,由于兩側的槳葉安裝角一致,因而其氣動迎角也大致相等,因而不同的氣流速度就會導致不同的升力分布,從而導致了前行側的力大于后行側,隨著前進速度增大,兩者的力之差形成的力矩達到一個可觀的數(shù)值,一下就掀翻了自轉旋翼機。
而在模型自轉旋翼機中,由于槳葉可以自由彎曲,上下?lián)]動,因此具有較大氣動力的前行側就會激發(fā)槳葉揮得高一點,由于陀螺的進動效應,這種激勵將會有滯后,而隨著旋翼回到槳盤前方,其氣流速度降低,槳葉氣動力恢復到正常水平,隨后槳葉轉入后行側,其氣流速度減小,槳葉氣動力減小,因而就會揮得低一些,如此循環(huán)。而前行側槳葉的揮起將會減小其氣動迎角,降低其氣動力,后行側的槳葉則相反。
當前行側和 后行側槳葉的揮舞導致的氣動力變化變化剛好能夠抵消由于速度分布不對稱導致的氣動力變化的時候,揮舞達到平衡狀態(tài)。
|