FAA旋翼机飞行手册

《FAA旋翼机飞行手册》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、直升机和旋翼机都是通过旋翼来产生升力的，因此解释升力产生的许多基本空气动力学原理对两种飞行器而言是相同的。这些基本原理在《第2章：一般的空气动力学》里有详细的解释，这些原理也同样构成了旋翼机空气动力学讨论的基础。[自旋]直升机和旋翼机之间一个根本的不同在于：在依靠动力维持飞行的过程中，旋翼机旋翼系统工作在自旋状态下。这意味着旋翼依靠向上流过翼面的气流维持自身的自由旋转，而不是通过发动机的动力旋转翼面，从上方吸收气流。[图16-1]在自旋过程中产生的力一方面维持旋翼的旋转，另一方面产生将飞行器维持在空

2、中的升力。从空气动力学的角度而言，在正常飞行时旋翼机旋翼系统的运转和直升机的旋翼系统在发动机失效时，向前自旋下降时的运转方式一样。图16-1.在旋翼机上气流通过旋翼系统的方向和动力飞行状态下的直升机相反。这些气流是把动力从旋翼机发动机传送到旋翼系统并保持旋翼自转的媒介。[垂直自旋]图16-2.在垂直自旋中，桨叶旋转造成的相对气流和向上的气流合成了最终流经翼型表面的气流。[桨盘分区]无论选用什么样的翼型，旋翼产生的升力总是垂直于相对气流的方向。处于自旋中的旋翼相对气流的攻角在内侧较大而在外侧较小，因此

3、靠近桨毂的内侧旋翼产生的升力具有较大的向前分量，而靠近翼尖的旋翼产生较大的垂直分量。这种现象造成了桨盘的不同功能分区，从而产生自旋状态下飞行所必需的力。如图16-4所示，自旋区域，又称驱动区域，产生的总气动力(TAF)的前向分量超过所有的后向空气阻力的总和，从而保持了桨叶的旋转。螺旋桨区，又称被驱动区，产生的总气动力具有较大的垂直分量，从而保证旋翼机能够在空中飞行。靠近桨盘中心是失速区。在失速区里桨叶周向运动的相对气流太小，以至于合成气流的角度超过了翼型的失速极限。失速区对桨叶旋转产生空气阻力，必须

4、依靠驱动区域产生的前向力来克服。图16-4总气动力在被驱动区落后于旋转轴，在驱动区领先于旋转轴。空气阻力是失速区的主要气动力。垂直自旋的全面力学分析参见《第三章直升机飞行空气动力学》，图3-22。[向前飞行时的自旋]截至目前我们讨论的都只是旋翼机垂直下降时自旋的空气动力学。通常情况下旋翼机都是向前飞行的，因此由于向前的飞行速度引起的相对气流与旋翼的相互作用也必须考虑在内。这个气流分量不影响造成桨叶自旋的空气动力学原理，但是会造成桨盘不同区域的形状变化。当旋翼机在空气中向前运动时，向前的运动速度对于前

5、行桨叶而言将造成相对气流的速度加快，对后行桨叶而言则减小相对气流的速度。为了应对桨盘两侧升力的不平衡，前行桨叶在跷跷板的作用下翘起以减小攻角和升力，与此同时后行桨叶向下以增加攻角和升力。（关于升力不平衡的详细讨论参见《第三章-直升机飞行空气动力学》）前行桨叶的攻角减小导致驱动区域变大，同样,后行桨叶的攻角增加导致更大的失速区域。向前飞行导致原有的桨盘分区向后行桨叶方向移动，其大小和程度和飞行器的飞行速度大小有关。参见图16-5。[逆向气流]对于向前飞行的旋翼系统而言，逆向气流（译者：简称反流或者逆流

6、）发生在桨盘后行侧靠近桨毂的部分。这主要是由于飞行速度大于桨叶的旋转速度造成的。举例来说，桨毂以外2英尺的位置，桨叶旋转一周的周长是12.6英尺。当转速为300r.p.m时，该点的速度是42m.p.h。如果这时飞行速度为42m.p.h，在该点上的运动速度刚好互相抵消。从这一点向里桨叶的旋转速度会小于飞行速度，这会造成气流冲击桨叶后缘，相对速度随着向桨毂内部移动而增加。如图16-6所示，逆流区域主要由飞行速度决定，速度增加时逆流区域变大。在一定程度上旋翼系统的旋转速度也会影响这个区域的大小，转低转速更

7、易受逆流的影响，逆流的区域也更大。[逆行桨叶失速]在直升机中逆行桨叶失速通常发生在翼尖上，而旋翼机则通常发生在桨毂向外20%~40%位置的区域而不是翼尖上。主要原因在于旋翼机工作在自旋状态下，向前飞行的时候存在后行桨叶靠近桨毂的位置存在固有的失速区域（参见图16-5）。随着飞行速度的增加，后行桨叶的攻角增加以应对升力不对称，这时后行桨叶上的失速区域会向外扩张。由于失速区位于桨盘的内部而不是像直升机一样位于翼尖的位置，所产生的力关于飞行器重心的影响较小。造成的影响是飞行时会感觉到增加了轻微的震动，而不

8、是很大的前后倾或者是横摆趋势。[旋翼受力分析]同任何重于空气的飞行器一样，旋翼机飞行时也受到升力，重力，推力和阻力这四种力的作用。旋翼机的升力来自于旋翼系统，推力直接来自螺旋桨。如图16-7所示，旋翼产生的力可以分为两个分量：旋翼升力和旋翼空气阻力。垂直于飞行路径的是旋翼升力，平行于飞行路径的是空气阻力。为了推出整体的飞行器空气阻力反应，必须把机身空气阻力计算在内。图16-7.在向前飞行时，旋翼机的旋翼系统所受的气动合力方向与直升机相反[旋翼升力]旋翼升力可以简单的想