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1939年9月14日,美国工程师西科斯基研制的VS-300直升机试飞成功,这是现代直升机的开山鼻祖。直升机具备几乎任意地形下起降的条件,空中悬停、快速升降等特性比固定翼飞机优势明显,所以在抗震救灾、巡逻补给等关键时刻发挥了不可替代的作用。

直升机按螺旋桨划类大体上分为单旋翼式、双旋翼式。不管何种飞机垂直往上的上升拉力不难解释:依靠驱动螺旋桨旋翼的高速旋转产生巨大托举力。而水平移动比垂直移动相对复杂,是直升机的主螺旋桨翼轴线向前面大幅倾斜,这时向上的托举力就被分成了向前的拉力和向上的托举力。说白了螺旋桨的旋翼和固定翼飞机的机翼原理一样,机翼上面有弧度下面较平滑,当螺旋桨高度旋转切割空气时,造成机翼上下的空气流速不一致,从而产生了巨大的气压差值。相对于主螺旋桨不倾斜外,不一样的地方只是一个斜着切割空气一个水平切割空气。这就是为什么我们在影视剧中看到直升机向前飞行时会向前压着机身,斜着飞出去的原因。但螺旋桨在高速旋转下往往会产生一个和旋转方向相反的反扭力,为平衡该力使机身平稳不摇晃, 直升机还有增加了一个尾翼,利用其产生的拉推力对抗消除旋翼旋转时机体的旋转。

螺旋桨的旋翼巨大,看上去像一个大号的风扇,但主旋翼绝不是像风扇叶一样固定一体的,每个旋翼都是独立的单位可以轻松调节角度,里面有一套机械检测控制系统,根据力学原理可以随意增大或缩小切旋翼的倾斜角度。要前进的话机身前倾就要产生夹角,让机尾和机头不在一个水平面,而且前者的升力要大于后者的升力。螺旋桨是直升机前后左右上下运动的主要元件,但稍微改变的旋翼角度也是其运动的核心所在。【作者:小成】

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直升机的螺旋桨并不是只有一根柱子作为支撑的,而是旁边还有3根或者4、5根小柱子在螺旋桨的最上面那附近的。

他们起的作用就是依靠飞行员的电传控制,联合螺旋桨的大柱子,使得直升机能稳定地按照飞行员的要求进行螺旋桨的前倾、后仰等动作的。

如果这点明白了的话,下面就很容易明白了。

因为螺旋桨旋转的时候产生了一股推力,当螺旋桨稍微前倾的时候,推力也就不是竖直向下,而是向斜后下方了。由于直升机在运动中只有这一个力在作用,所以为了保持平衡,直升机就要稍微前倾一点。

然后因为直升机的前倾,而螺旋桨和直升机的前倾角度相对固定,所以直升机就会一直前倾,直到达到飞行中的平衡位置为止。

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上图便是直升机在平直飞行(向前飞行)中的受力分析图。

1907年8月,法国人保罗·科尔尼研发出人类首架全尺寸载人直升机,这种飞行器就在各种场合尤其是抢险救灾中发挥出了独特的效用。

由于直升机有一个或多个水平旋转的旋翼提供向上升力和推进力而进行飞行的飞行器。直升机具备大多数固定翼飞机不具备的特性,比如悬停、升降、小速度向前或向后飞行。

直升机的升力原理和固定翼的机翼相似,就是机翼和空气之间发生的相对运动。

直升机主旋翼向前倾斜,四种力中的推力变成向前移动的力。在向前飞时,只需将主旋翼的旋转面稍微向前方倾斜。如果主旋翼的旋转面向后倾斜,这时推力和阻力的方向就会变得前后相抵消,这样便使直升机能够向后飞行。

主旋翼的旋转面向左或者右左倾斜,直升机便会左右移动。

常见的旋翼机型有:单旋翼直升机、双旋翼直升机和多旋翼直升机。

上图显示了直升机旋翼的状态

在这里解释一下四种力:

升力,气流通过旋转机翼的作用所产生的向上的力量。由于机体取得了升力,所以它能飞起来。

重力,直升机本身就具备重量,更何况还需要搭载飞行员和货物,在重力的作用下,会产生向下的力,这个力和升力正好相反。

推力,促使直升机向前移动的力,能够使多重的物体移动多少距离。直升机的性能和发动机的功率有直接关系。

阻力,直升机在空中移动,和推力相反作用力。

直升机通过自身的机械结构特性,巧妙的操控四种力量。

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直升机基本飞行原理其实和飞机一样,都是通过伯努利原理实现的,我们仔细看一看直升机的桨叶,就会发现和飞机机翼剖面形状一样,上面是弧形的,下面是平直的,桨叶高速旋转之后,上表面气流流场小,小表面流场大,就使得下表面压力大于上表面,从而产生一个向上的升力,控制桨叶的转动速度,使升力等于直升机的重力,就处于悬停状态,反之就会上升或者下降。

那么,直升机前飞又是什么样的呢?跟飞机就有所不同的,飞机是靠发动机喷出高速气流产生的反冲力前进的,而直升机的前进还得依靠桨叶产生的力。诀窍就在于倾斜,我们不妨看看直升机前飞时照片,就会发现它是倾斜的。直升机桨毂和桨叶之间是可以活动的,直升机桨叶向前侧偏,和水平面之间呈现一定的角度,称为攻角。根据简单的力学分析,如图所示,我们得知,桨叶旋转是产生的升力不再是垂直于水平面,我们可以把这个力在水平和竖直两个方向进行分解,竖直方面升力如果等于重力,就只剩下一个水平向前的力,这就是直升机前飞的动力。如果攻角大于某一固定值,竖直方面升力如果大于重力,直升机就会向前爬升,反之就会向前下降。如果我们将桨叶方向偏转,直升机就会在水平方向产生一个向后的力,就会向后飞行。当然,这只是最简单的分析,实际上还牵涉到平衡力距的问题,这个过程是非常复杂的。

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基本形态的直升机(一个主旋翼加尾旋翼)表面上看有几个基本动作,向前进(前倾),向后退(后倾),侧飞(侧倾),原地旋转。其中前三个动作主要由主旋翼完成,原地旋转由尾旋翼配合完成。主要描述前三个动作。为什么主旋翼可以完成那么复杂的动作呢,我们做个假设,假设转速不变旋翼面积固定的情况下,产生升力大小是由旋翼的切割空气的仰角决定的,角度越大升力越大。附主旋翼中轴结构图一张。



主旋翼并非像风扇叶一样固定一体的,而是每个旋翼单独可调节角度的,主旋翼中轴有一套非常复杂的机械控制系统,可以在旋转的情况下调节主旋翼的切割角度,还可以控制主旋翼转动到某一方向时的切割角度。例如现在要前进(前倾),那就是机尾的升力要大于机头的升力,从而让机身产生一定倾角产生升力及向前的推力,这时候旋翼的状态就是,旋转到机头的旋翼角度是10°(假设角度),旋转到机尾时为30

°(假设角度)

,固定往复便可产生升力及推力。前进后退侧飞都是依据这个原理进行动作。

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直升机是一种独特的飞行器,此前直升机一直被归类在“飞机”之外,直升机和飞机属于两种截然不同的飞行器,此外还有另一种飞行器叫做旋翼机,这三种飞行器的飞行原理各不相同,因此被归为了三类。

要明白直升机怎么向前飞,首先需要知道直升机怎么飞,而要知道直升机怎么飞,可以先从简单的固定翼飞机怎么飞来入手。首先固定翼飞机采用流体力学原理,流体在一个管道中流动时,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大。因此,机翼的上部凸出,这是一个细流管的构造,空气在机翼上部的流速快,从而压力减小,而机翼的下部平坦,空气的流速相对上部小,从而压力大,飞机在向前移动时,机翼上下的压力差随着飞机移动的速度而变大,当飞机的移动速度带来的机翼上下压力差大于飞机的自重时,飞机就腾空而起了。

而直升机的机翼为几片桨叶,将固定翼变成了绕轴快速转动的旋翼,同样根据流体力学原理,旋翼旋转的速度越快,上下压力差就越大,最终当旋转速度超过一定值后,旋翼上下的压力差大于了飞机的自重,飞机就获得一个向上的力,以旋翼上方所指的方向来移动。

因此,直升机如何向前就更简单了,当旋翼在一系列作动机构的调整下,向前倾斜,让旋翼的上方朝斜前上方向,直升机就会朝着斜上方移动,而朝着斜上方的时候,地球的引力仍然是竖直的,所以一部分向上的力被抵消,直升机就向前飞行了。

顺便提一句,由于直升机的旋翼在旋转时,会产生一个巨大的偏转力矩,这个力矩将让直升机的机身也跟着旋翼来旋转,为了避免这种情况的发生,直升机设计了一个尾桨,尾桨通过一个垂直于主旋翼的副旋翼的旋转,抵消这个偏转力矩,从而控制直升机的前进方向,当直升机需要转向时,只需要加大或减小这个尾桨的旋转速度,便可以引导直升机转向。而俄罗斯卡莫夫设计局的共轴双旋翼,通过两个反转的共轴旋翼来抵消互相的偏转力矩,因此不需要尾桨。

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兔哥哨位谈谈个人看法:直升机具备垂直起降能力,同时有具备前进、后退、左右横飞的能力,这一点和固定翼飞机比是本领更大了,固定翼战斗机只能是前进,虽然短距垂直起降的固定翼飞机可以垂直上升,但全向机动能力可不行。直升机是怎么前进的?从技术角度来讲可就复杂了,涉及空气动力学、机械结构等等领域,我们不是研究这东西的,头条也不是学术刊物,我们就简单直白的说说吧!

直升机和其它所有飞机一样,要飞起来就要有升力效应,直升机的升力来源于头顶上巨大的螺旋桨,也就是学名叫做旋翼的东西。直升机的旋翼有多种模式,共轴双旋翼、单旋翼;横列、纵列双旋翼;交叉双旋翼等等。不论是哪种旋翼结构,旋翼的作用就一个,产生升力效应。直升机旋翼数量也有不同的数量,也就是旋翼叶片。直升机的升力怎么来的?这关系到直升机的前进或者是后退,左右机动的答案,很多人纠结直升机起降是类似于电风扇吹风把直升机给吹起来的,还是被旋翼拉起来的,这是两个不一样的模式。其实,直升机并不是被旋翼产生巨大的风力给吹起来的,而是旋翼产生升力效应把直升机给拉起来的。

直升机的旋翼叶片就是一个个类似于固定翼飞机翅膀的转动的翅膀,只不过是又长又窄罢了。直升机的旋翼叶片上面是有一个凸起面,学名叫做曲率,下翼面是相对平面的,这样一来,旋转时,空气气流经过旋翼被分为上下两股,上翼面由于有曲率,气流需要运动的路径长,时间也会长,而进入的气流是上下相等的,只能是加快速度才能给进入气流让路,这样一来,上翼面空气流失快,作用在上翼面的压强就变小了。下翼面是平面,气流路径短,流速比上翼面慢,压强就大了,力都是作用力与反作用力相互平衡存在的,于是下面的力大于上面的力,开始向上转移,这就是升力效应。这还不算,直升机旋翼并不是固定死的,而是沿着旋翼中轴线做迎角的变化,也就是有一个自旋角度,目的是增加升力效应。

直升机如何前进的?直升机升力效应也叫做拉力效应,也就是直升机不是像电风扇那样给吹起来的,而是旋翼旋转产生升力效应给拉起来的。直升机的前进是如何做的呢?首先,还是旋翼的作用,直升机前进时有一个明显的机头下倾现象,倒飞时机头则相对后仰,原因是旋翼的力矩的改变,也说明旋翼前倾了,表现为旋翼的机头方向变低,机尾方向变高,这样一来,就由垂直上升力矩变成了向后向下的倾斜力矩,而直升机垂直向下的重力并没有改变,为了平衡重力力矩,直升机必须向前冲,求得力矩平衡,但总是无法形成平衡力矩,也就只能是继续前冲了。这是一个简单直白的说法,从技术结构上可没这么简单,下面相对专业性的说说这个问题。

直升机的操纵杆是控制直升机上升下降,前进后退的机关,操纵杆与直升机上的旋翼机构连接,功能是调节直升机的各叶片的桨距。直升机桨距简单讲就是一个叶片转动一周产生的向上或者是向前走了多远,就好比是拧螺丝,转一圈进去了多少,就是这个意思。通过操纵杆调整桨距就能获得向上或者是前进的动力。桨距大小和旋翼叶片的迎角有关系,螺旋桨角度大桨距也越大,例如,如果桨叶角度与旋转平面角度为0,桨距也为0,这个“距”,就是桨叶旋转形成的螺旋的螺距。直升机有两个操控模式,一个是总距操控杆,所有叶片同时增大或者是减小桨距,用来垂直起降,悬停;第二种操控模式,周期性桨距操控,例如,想前进,使用驾驶杆向前推,这时直升机上的旋转倾斜盘就会让每一个桨叶做周期性的变化,当每个桨叶转到前进位置时,也就是机头位置,桨距变小,产生的拉力效应也就减小了,同时表现为桨叶装转时向上挥舞的高度也减小了,这就是为什么直升机前进时,机头部位的桨叶角度低,后面的桨叶角度高的原因。这样一来,直升机的螺旋桨总体看,是向前倾斜的,产生的拉力也是向前倾斜的,也就是获得了向前进的拉力,直升机就向前进了。反之,就后退,左右倾斜就会左右运动。简单讲就是这个意思,所以,直升机的前进,后退,左右运动都是有每个旋翼独立做周期性的变距实现的,由驾驶杆来实现操控。上升下降,悬停则是所有旋翼叶片同时做总距变距来实现,由总距杆来实现操控。朋友们明白了吗?说说你的观点,相互学习。

(以上是兔哥哨位个人观点,欢迎关注兔哥哨位,欢迎探讨评论,图片来源网络)

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直升机的动力来自螺旋桨的转动,一是桨叶倾斜(类似电风扇的扇叶或竹蜻蜓)将空气推出时,空气对桨叶的反作用力;还有桨叶的形状类似于飞机的机翼,划过空气时,使桨叶上下产生压强差,于是形成压力差。二者共同构成直升机的动力,并且,这个动力是垂直于螺旋桨的旋转平面。当螺旋桨在水平面内旋转时,这个动力就是直升机的升力,是竖直向上的,升力大于重力,直升机就可升空。

不难想象,如果改变直升机螺旋桨的旋转平面,比如使之向前倾斜,这时,直升机的动力方向就是向着前上方的,因此,可分解为竖直向上的力和水平向前的力,这个水平向前的分力就是直升机向前飞行的动力。同样的道理,也可使直升机后退或左右飞行。事实上,直升机就通过一定的机械装置,改变螺旋桨的旋转平面的角度,实现前进、后退、左右飞行的。具体操作,说不好,不再赘述。

对直升机,一般人了解这些,满足一下好奇心就足够了,大家接触直升机的机会很少,还不如对无人机多了解一点,无人机与我们的生活越来越密切,并且无人机与直升机有许多相通之处。无人机有四个螺旋桨,也就是四个竹蜻蜓,对称的分布在无人机的四角,分别用四个电动机驱动,所以,是靠桨叶旋转向下推出空气时,空气对桨叶向上的反作用力升空的。无人机前进、后退、左右移动,也是改变桨叶的旋转平面的角度,与直升机不同,直升机只改变螺旋桨的角度,机身不变,无人机是整个机身变化。比如,前进时,后面两个电动机加速,带动桨叶加速,无人机后部就会升高,整个无人机就会向前倾斜,四个桨叶也都是向前倾斜的,空气对桨叶的反作用力就是向着前上方的,这个力水平向前的分力就会使无人机前进。至于后退和左右飞行,大家可自己分析。

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先说原因:

主螺旋浆不仅仅可以提供垂直向上的升力,还能提供任意水平方向的推力。

再说原理:

垂直向上的升力容易理解,依靠螺旋桨的高速旋转,以及螺旋一定的桨距就会产生升力。简单点说就像一个巨大的吊扇。

重点:水平方向的力的来源,主螺旋浆机械结构中有个 十字盘 或者称为循环螺距盘,这个机械结构可周期性的改变桨距,从而可以让螺旋桨整体产生一个相对于飞机自身的倾角,当螺旋桨旋转产生的那个虚拟的圆盘相对于飞机 前部压下,后部翘起时,螺旋桨便产生了一个水平向前的力了,此时直升机便可以往前飞了。

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直升机标准姿势是向前倾斜,这就是直升机能向前飞行的原因但是

直升机的飞行原理还是上下翼面压力差,只不过直升机要比螺旋桨飞机的受力复杂的多(直升机的故障率特别高!)

直升机飞行时,旋翼高速旋转,,空气流过桨叶上表面,流速加快,压力减小;

空气流过桨叶下表面时,流速变慢,压力增大。

桨叶上下表面就形成了压力差,桨叶上产生一个向上的拉力。

拉力大小受到很多方面影响,比如桨叶与气流向遇时的角度、空气密度、机翼的大小和形状,还有和气流的相对速度等。各桨叶拉力之和就是旋翼的拉力。

但是这样的话直升机也就只能直升了,那么直升机要做怎么向前飞行呢?

答案很简单,直升机飞行的时候会低头,让旋翼倾斜,从而让旋翼产生的拉力抵消吊重力之后,还会有一个向后倾斜的力,在这个时候多余的力会推动直升机向前飞行。

至于直升机如何左右转向呢?这个时候就要依靠直升机后面的尾桨了。

这里需要提一下,由于螺旋桨是朝着一个方向转的所以会产生一个很大的偏转力矩,,设计师们不得不在直升机的尾巴上加一个尾桨,用来抵消偏转力矩,到这里就很容易明白了,可以通过调整尾桨的转速来增大或减小偏转力矩,从而实现直升机的转向。当然了这只是简单的讲解,至于详细的么,就比较繁琐了所以在这里不做解答。

转弯还有个更省事的办法,加个尾翼呗,


ka28的尾翼很大,所以很轻松的解决了转向问题,但是这有个要求,不能安尾桨,不然的话鬼知道怎么转弯.....,尾桨的风被挡了,顺带着垂直尾翼的效果么emmm没了

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