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直升機(jī)與無人機(jī)旋翼工作原理

發(fā)布日期:2016-11-22我要投稿我要評論
1907年11月13日,法國發(fā)明家保羅·科爾尼研制的直升機(jī)成功試飛,成為世界上第一架全尺寸的載人直升機(jī)。今天也有很多朋友們在玩電動(dòng)無人機(jī)。無人機(jī)和直升機(jī)都是靠旋翼來飛行的??墒谴蟛糠秩瞬⒉恢溃鼈兊男?,其實(shí)有本質(zhì)的不同。

直升機(jī)旋翼和無人機(jī)葉片(或電扇葉片),都是由幾片葉片組成的,旋轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)推動(dòng)空氣產(chǎn)生氣流。當(dāng)我們感覺無人機(jī)或電風(fēng)扇的風(fēng)小了,可以把轉(zhuǎn)速加快一點(diǎn),吹來的風(fēng)就會(huì)變大。那么,如果發(fā)現(xiàn)直升機(jī)往下掉了,是不是也只要加快旋翼的轉(zhuǎn)速,就可以讓它升上來呢?

其實(shí)并非如此。直升機(jī)不論上升還是下降,靠的主要不是調(diào)節(jié)旋翼的轉(zhuǎn)速,而是調(diào)節(jié)旋翼的迎角。當(dāng)旋翼的迎角加大,被旋翼推向下方的氣流速度也增大,旋翼也會(huì)受到更大的反作用力。這個(gè)力就是直升機(jī)升力來源。

那么,如何來控制直升機(jī)旋翼的迎角呢?人們發(fā)明了一個(gè)裝置,叫做傾斜器。它是由兩個(gè)緊密貼合的圓環(huán)組成。上面的盤隨著直升機(jī)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng),并且有鉸接裝置與旋翼相連。下面的環(huán)不轉(zhuǎn)動(dòng),但是可以上下運(yùn)動(dòng),也可以傾斜。由幾個(gè)推拉桿調(diào)節(jié)。

當(dāng)直升機(jī)的飛行員需要上升時(shí)時(shí),調(diào)節(jié)推拉桿,把兩個(gè)盤都往下推,連接旋翼的鉸接裝置就會(huì)把旋翼的迎角調(diào)大,就能產(chǎn)生更大的升力。相反,當(dāng)直升機(jī)的飛行員需要下降時(shí),就把兩個(gè)盤都往上推,連接旋翼的鉸接裝置就會(huì)把旋翼的迎角調(diào)小,旋翼產(chǎn)生的升力減小,直升機(jī)就下降了。

通過傾斜器,直升機(jī)不僅能產(chǎn)生向上的升力,還能產(chǎn)生向下的推力呢。當(dāng)推拉桿把兩個(gè)盤都推到頂上時(shí),直升機(jī)的旋翼就產(chǎn)生了下反角。如此產(chǎn)生的力量就是向上的推力。這時(shí)直升機(jī)就會(huì)加速下降。如果這個(gè)推力足夠,直升機(jī)還可以頭朝下倒著飛呢。直升機(jī)的這種控制,叫作“總矩控制”。

靠旋翼上天的都是直升機(jī)嗎?

旋翼飛行器是靠旋翼產(chǎn)生升力飛行的航空器的總稱,直升機(jī)就是我們最熟悉的旋翼飛行器。但還有一些有著大大旋翼的飛機(jī),它們也靠旋翼飛上天空,但并不屬于直升機(jī)。它們與直升機(jī)有什么不一樣呢?

原來,直升機(jī)的旋翼是由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的,旋翼的軸連接著發(fā)動(dòng)機(jī)的軸。而旋翼機(jī)的旋翼則是由迎面而來的氣流吹動(dòng),旋翼的軸不連接發(fā)動(dòng)機(jī),是自由的。

旋翼機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)只用于推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)。它往往帶動(dòng)的是一個(gè)向后吹氣的螺旋槳,以產(chǎn)生前進(jìn)的推力。這個(gè)推力讓旋翼機(jī)向前運(yùn)動(dòng),由此產(chǎn)生的氣流吹動(dòng)機(jī)體頂部的自由旋翼旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋翼的旋轉(zhuǎn)達(dá)到一定速度后,產(chǎn)生足夠的升力使旋翼機(jī)升空飛行。旋翼機(jī)比直升機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉,也比較安全。但只能往前飛而不能懸停、倒飛,因此靈活性無法和直升機(jī)相比擬。

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