五千年(敝帚自珍)

主题:漫谈直升机的降落安全问题 -- 晨枫

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家园 我来解读第二段

晨大的文章都是知识贴,内容丰富,小D的水平只能拜读之。小D没开过直升机,更不懂这么多的技术问题,碰巧知道一点点直升机旋翼是如何工作的,在这里把知道的说出来,正好解读了此文的第二段。如果有不对的地方,还请大家指正。

“水平旋转时,旋翼产生的是纯升力;前倾旋转时,旋翼出力的垂直分量构成升力,水平分量则构成推力,所以直升机的旋翼同时产生升力和推力”,具体就是讲这几句,这两个力在直升机的旋翼上是如何产生的。

我们就拿最简单的,只有两片旋翼的飞机举例,比如美军的AH1眼镜蛇攻击机那样的。两片旋翼旋转起来以后,形成了一个圆面,就是晨大说的倒立的伞状。沿圆面上下方向,是轴向,以圆心为中心,向外扩散的方向是径向。那么直升机每一片旋翼,沿径向方向为轴,是可以“相对独立”转动的(相对于圆面的角度改变了)。也就是旋翼叶片可以改变自身的角度,由此产生不同的升力。

每一片旋翼在旋转一周的过程中,可以是保持一定的角度的。于是两片同时产生升力,飞机就向上飞了。旋翼也可以在旋转一周的过程中,改变一次角度,比如,在圆面的前半个扇面,保持正常角度,当转到后半个扇面的时候,加大角度,同时加大了升力。而此时前半个扇面的那片旋翼还在正常角度,于是前后两个扇面产生的升力是不同的,后面的大、前面的小。于是整个圆面也就向前倾了,于是推动整个飞机向前倾,再于是,升力的水平向分力就成为了前行的动力了。

同理,旋翼叶片在后半扇面保持角度,在前半扇面加大角度,前半扇面升力加大的情况下,飞机就后退飞行了。再同理,飞机就可以侧飞了。

为什么要这样呢?直升飞机整个的发动机和变速箱在飞机上是保持固定的,要实现旋翼圆面改变角度来把部分升力变为径向方向上移动的动力,是不可能靠改变那个轴的角度来实现的,太复杂了。于是(我印象里是德国人干的,懒,就不查证了)有人就天才般的发明了这个机构,来周期性的改变每个叶片的角度,从而实现升力和推力的同时获得。

旋翼圆面和整个飞机的角度是始终保持一致的,但是旋翼圆面和飞机在空中是可以作为整体来改变角度的。这也就是为什么我们经常看到视频里,攻击直升机在起飞离地后,马上低头,机尾高翘,一闷头就飞出去了。

如何实现的呢?不知道大家是否注意到直升飞机那根主轴周围,有几根(看旋翼叶片数量)与主轴平行的细很多的棍棍,那个棍棍的上端是连在叶片根部的,由它来推动叶片改变与圆面的角度,它的下端连在一个圆盘上,圆盘是由操纵杆控制的可以改变角度的。这就是我印象里由德国人发明的联动机构。(具体说起来,太复杂了。有机会去德国慕尼黑德国博物馆的朋友,可以在一楼飞机厅里看到这方面的模型和实物。加一句,德国人在这方面太强了,博物馆做的需要买年票才能进去了解所有的知识)

由于所有改变叶片角度的连杆都是连在这个圆盘上的,虽然它们各自可以改变角度,但是它们之间的位置是固定的,所以它们各自改变角度的时间又是互相联系的,也就是我之前为什么在‘’相对对立‘’四个字上打引号的原因。

再说一些关于直升飞机的。以前看电视上直升飞机的旋翼高速转起来以后,以为转速很高呢,后来才知道,也就每分钟几百转(大概300多吧),于是需要一个减速的变速箱把发动机的转速减下来很多。其实直升飞机的噪音最大或者说绝大部分来自于旋翼叶尖部分,因为那里的线速度已经远远大于音速了,但是不能再快了。另外一个原因就是旋翼材料的结构强度。

同理,风力发电的风车的叶片转速也不能太高,于是风车上面那个大箱子里,除了发电机以外,很重要的一个部件就是刹车系统(另外一个很大也很重要的部件是冷却系统)。如果可以翻墙上U管的话,搜一下windmill,应该可以看到一段视频,是一个风雨天里,一个风车的刹车系统突然坏了,叶片只能无限制的高速转下去,直到自己把自己打坏了(因为有报警,所以管理人员赶到了现场,但是无法靠近修复刹车系统,只能坐等事故,同时也拍了下来)。

扯远了,回来说直升飞机。在瑞士山区里旅行的时候,头顶上突然低空飞过一架直升飞机,近到可以看见里面的人,而且那人也许正盯着你呢。记住,千万不要向他们招手示好。他们会以为你正是他们寻找搜救的对象呢。等他们落地以后,通过与你对话,得知你一切都好,只是打个招呼,那么对不起,回头会有一张账单寄给你,要求你来支付他们这次起落的费用。当然了,如果你真的是遇险报警求救的,反到是政府来承担这笔费用又扯远了

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