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第一章直升机简介目录主旋翼系统....................................................................1-1全铰接旋翼系统.....................................................1-1半刚体旋翼系统.....................................................1-2刚体旋翼系统.........................................................1-2扭矩系统(AntitorqueSystems).....................................1-2尾桨......................................................................1-2涵道尾桨.................................................................1-2无尾桨系统(NOTAR)...............................................1-2起落架LandingGear......................................................1-2动力装置........................................................................1-3飞行控制........................................................................1-3***************虽然直升机的大小和形状差别很大,但是大多数直升机的主要组成部分都是一样的。这些组成部分包括容纳载荷和机组人员的座舱,用以将不同部分安装在一起或者容纳各种部件的机身,动力装置或者引擎,负责在引擎和主旋翼之间传递功率的传动装置,提供气动力以支持直升机飞行的主旋翼。此外,为了防止直升机由于主旋翼扭矩而旋转,必须要有某种形式的反扭矩系统.。昀后是起落架,可是以是滑撬,机轮,滑雪板或者浮筒。如图1-1。图1-1:直升机的主要组成部分是机舱,机身,起落架,动力装置。传动装置,主旋翼系统和尾桨系统。本章是这些主要部件的一个简介。***************主旋翼系统直升机上可以有一个或两个旋翼。对于通常的双旋翼系统,旋翼的旋转方向是相反的以抵消彼此的转矩,从而保持整体稳定,消除旋转的趋势。如图1-2所示。图1-2:直升机可以有一到两个主旋翼系统一般而言,旋翼系统可以分为全铰接式,半刚体式和刚体式。也存在这些典型系统的变种和组合形式的旋翼,细节将在第五章直升机系统中讨论。全铰接旋翼系统通常全铰接旋翼系统包含三个或者更多个旋翼桨叶。旋翼桨叶可以独立的做挥舞(flap),周期变距(feather),摆振(leadorlag)三种运动。每片旋翼桨叶通过一个水平的挥舞铰链接到桨毂上,顾名思义,挥舞铰允许桨叶上下挥舞。每片桨叶可以独立的上下运动。挥舞铰离开桨毂的距离不尽相同,也可以有不止一个的挥舞铰。安装位置由制造者根据稳定性和控制方面的考量来决定。每片桨叶同样通过一个垂直放置的摆振铰连接到桨毂。摆振铰允许桨叶在桨盘平面内独立的前后运动。通常这类旋翼系统的设计中会加入减震器(Dampers)防止围绕摆振铰的过渡运动。设计摆振铰和减震器的目的在于吸收旋翼桨叶的部分加减速。全铰接旋翼系统的桨叶可以进行变距,即围绕它的转轴旋转。所谓变距就是改变旋翼桨叶的桨距。半刚体旋翼系统一个半刚体旋翼系统允许做两种不同的运动,挥舞和变距。这类系统通常包含两个刚性连接在桨毂上的桨叶。桨毂通过一个耳轴轴承(trunnionbearing)或者一个跷跷板铰链(teeteringhinge)连接到主桅上,使得桨叶可以上下挥舞。当一片向下运动时,另一片向上运动。变距可以通过一个变距铰(featheringhinge)实现,通过它可以改变桨叶的攻角。刚体旋翼系统刚体旋翼系统的机械结构很简单,但是结构上非常复杂,因为工作载荷必须被材料的弯曲来吸收而不是通过铰链来消除。这类系统中桨叶不可以做挥舞和摆振动作,但是可以变距。***************扭矩系统尾桨大多数单主旋翼直升机需要一个单独的尾桨系统来克服主旋翼旋转产生的扭矩。可以通过一个可变桨距反扭矩旋翼或尾桨来实现。如图1-3所示。调整反力矩系统的推力可以在主桨力矩改变时控制方向,或者在悬停的时候改变机头的朝向。图1-3:反扭矩旋翼产生和主旋翼扭矩方向相反的推力,避免直升机以主旋翼相反方向旋转。涵道尾桨涵道尾桨是另外一种反扭矩旋翼,或者称之为fan-in-tail设计.这类系统采用一系列的包围在垂直尾翼中的旋翼桨叶。因为桨叶处在一个圆形的导管中,比较不容易和外界物体或者人员发生碰撞。如图1-4。EurocopterEC-135的涵道尾桨图1-4:和无保护的尾桨相比,涵道反扭矩系统在地面操作时可以提供更大的安全保证。无尾桨系统NOTAR®NOTAR系统是反扭矩尾桨的替代品。系统利用安装在直升机内部的风扇产生的低压空气压入尾撑(tailboom,也称尾梁),这些气体流经尾撑相应侧的水平开口喷出。通过可控制得旋转喷嘴提供反扭矩和方向控制。从水平开槽吹出的低压空气和主旋翼的下洗气流(downwash形成一种特殊的现象,叫做“Coanda效应”(译者注:射流效应,利用尾梁两侧气流的速度差,产生向一侧的侧推力)。Coanda效应可以产生向尾梁一侧的侧推力,从而实现反扭矩。图1-5:在直升机悬停的时候,保持方向控制所必需的扭矩中Coanda效应提供大约三分之二,其余部分由可控旋转喷嘴的直接产生的推力提供。***************起落架昀常见的起落架是滑橇式的,适合在不同类型的表面上起起降。一些滑橇式起落架装备了减震器以减少着陆冲击和震动传递到主旋翼。还有些利用滑橇支撑臂的弯曲来吸收震动。起落架也可装配能够更换的重载滑橇靴以防止过度磨损。直升机也可以装备浮筒进行水上作业,或者装备滑雪板以降落在雪地或者柔软的地面上。机轮是另外一种形式的起落架,可以是三点式或者是四点式配置。通常为了方便直升机在地面上滑行,机首或者机尾的起落架设计成可以自由旋转的。***************动力装置典型的小型直升机使用安装在机身上的往复式发动机。发动机可以采用垂直安装或者水平安装方式,通过传动装置将动力传递到垂直的主桨传动轴(mainrotorshaft)上,如图1-6。图1-6:典型情况下发动机通过一个主传动机构和皮带或者一个离心式离合器(centrifugalclutch)来驱动主旋翼。反扭距旋翼通过一个传动机构驱动。直升机可以采用的另外一种发动机是燃气涡轮发动机(Gasturbine)。这种发动机的输出功率较大,适用于大多数的中大升力直升机。发动机通过主传动机构将动力传递到主桨和尾桨系统。***************飞行控制当你驾驶一假直升机的时候,会用到四中基本的飞行控制,分别是:周期变距控制,总距控制,油门和反扭矩踏板(antitorquepedals)。油门通常采用安装在总距杆(collectivelever)前端的转把式控制,如图1-7。总距和圆周变距控制主旋翼桨叶的桨距,这些控制的具体功能在第四章飞行控制中详细介绍。图1-7:飞行控制的位置
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