自轉旋翼機技術知識-自轉

自轉

升力的基本原理

    旋翼的坡度角是水平面與旋翼(是經過旋翼前緣和后緣之間的一條想象出來的線)之間的夾角，一架旋翼機旋翼的坡度角由制造商來確定。

    相對氣流是作用在旋翼上且與旋翼轉動方向相反的合成氣流。我們稱相對氣流與翼旋構成的角為迎角。在上面的圖示中，表示相對氣流那根線只是作為象征而已，迎角可以比坡度角小、與坡度角相同或者比坡度角大，這要看風從哪里來。

    旋翼上產生的升力總是與相對氣流成 90 度角。作用在旋翼上的阻力總是與相對氣流的方向相同。

    旋翼有一個最佳的迎角，旋翼處于該迎角時可獲得最大的升力。通常該迎角在 12--14 度左右。迎角超出這個范圍，旋翼產生的升力就會變小，最終就會像傳統機翼一樣出現失速現象，與此同時，旋翼的阻力也會急劇增加。迎角小于這個范圍，旋翼產生的升力就會減少，但阻力也會減少。

    空氣動力壓力的中心是一個翼弦線上的一個想象出來的點，我們認為所有空氣動力的作用力都集中在該點上。當旋翼的迎角增加時，空氣動力壓力的中心會沿著翼弦線向旋翼前緣移動。

    垂直氣流

    因此，即使旋翼的坡度角保持不變，沿著整個旋翼翼展的相對氣流和迎角也不同。如果考慮到旋翼機在引擎關閉零空速情況下垂直下落，這就很容易解釋了。

    如果旋翼機正垂直下落，我們假定此刻正勻速下落，就會有氣流垂直地作用在旋翼的底部。我們稱這股氣流為流入氣流。這股氣流會持續向上流過旋翼。

    水平氣流

    旋翼旋轉并形成一個圓。如果考慮到沿著翼展有許多個點，那么每一點轉一圈形成的圓的周長都不同，點離翼尖越近，形成的圓越大。

    由于整個旋翼的轉速是勻速的，比如說，轉一圈花 1∕5 秒(300rpm)，這意味著旋翼上每一點線速度一定不同，翼尖速度最快，翼根速度最慢。這一線速度與流過旋翼上各點的水平氣流速度相同。

    旋翼尖處的相對氣流

    下面的示意圖顯示了翼尖處的垂直氣流和水平氣流的相對尺寸。合成氣流偏向于氣流水平成份。因此導致一個很小的迎角。

    旋翼的尖端所承受的合力有許多垂直的成份，有利于維持旋翼機在空中飛行(好!)，然而它還有一個向后的成份試圖使旋翼速度減慢下來(不好!)。

    旋翼中部的相對氣流

    下面的示意圖顯示了作用在旋翼中部水平和垂直氣流的相對尺寸。

    作用在旋翼中部的合力指向旋翼壓力中心的前面，當這個壓力產生以后，它主動地拉動旋翼向前旋轉。這是自轉力(很好!)。

    旋翼根部的相對氣流

    下面的示意圖顯示了作用在旋翼根部的水平和垂直氣流的相對尺寸。

    對于飛行來講，這點上的迎角太大，旋翼在這點失速。這點試圖使旋翼轉速減慢下來(不好!)。

    旋翼上各區域

    通過上面得到的信息，我們可以清晰地看出氣流順翼展流過三個區域。它們是：

    ·被驅動區域，這一區域靠近翼尖，能產生最多的有用的垂直的升力，但試圖使旋翼速度慢下來。

    ·驅動區域，這一區域靠近旋翼的中部，它產生的自轉力拉動旋翼轉動。幸運的是，該力要遠大于由被驅動區和失速區產生的阻力的合力。

    ·失速區域，這一區域靠近翼根，它產生的阻力試圖使旋翼轉速減慢下來。

    每個區域的實際尺寸將依據實際情況而改變。它們還可以在制造過程中通過沿著翼展扭曲漿葉來改變。

    在區域之間的接合點有一個平衡點，在那里，合力或者指向旋翼的前面或者指向旋翼的后面。

    下面的示意圖代表著相同的信息，但是該圖是從旋翼盤的正上方向下看的視圖。