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——直升机螺旋桨是如何工作的?——
  
  虽然大多数人没有开过甚至坐过直升机,但是直升机起飞的场景在电视中肯定都见过,大家应该可以注意到桨毂和桨叶,连接处的机械结构是特别复杂的。直升机螺旋桨的工作原理就让我带大家了解一下。

  铰接式旋翼的桨毂具有三个关节,分别是水平铰、垂直铰和轴向铰。桨叶同桨毂连接后分别绕三个铰做三种转动,直升机的起飞时由于旋翼不断旋转,桨叶上表面的空气压力减小,桨叶下表面的空气压力增加,从而利用压力差使直升机上升。直升机螺旋桨就是这样工作的。

  但旋翼旋转时是做圆周运动,由于半径关系,桨叶根部和尖处的线速度不同,造成尖处升力大根部升力小。同时直升机前进时,向机头方向转动的桨叶相对气流速度,高于向机尾方向转动的桨叶,产生的升力也大于后行桨叶,从而造成两侧压力不均。如果桨叶与桨毂刚性连接,则很容易造成桨叶材料的疲劳引起振动,因此设计者在桨叶根部设计了一个水平轴孔,通过插销与桨毂连接,允许桨叶在一定范围内摆动。

  同时桨叶的根部设有一个垂直的轴孔,通过插销与桨毂其他结构相连,允许桨叶前后小幅度摆动,避免桨叶根部变弯或疲劳断裂,桨叶根部还有一个重要的铰链装置,即“变距铰”,也称“轴向铰”。它的作用是使桨叶绕其轴线在一定范围内偏转,实现改变其安装角,从而调整桨叶产生的升力,水平铰、垂直铰和轴向铰是实现直升机控制和旋翼正常工作的关键。

  这种发动机应用最广。包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机,都具有压气机、燃烧室和燃气涡轮。涡轮螺旋桨发动机主要用于时速小于800千米的飞机;涡轮轴发动机主要用作直升机螺旋桨的动力;涡轮风扇发动机主要用于速度更高的飞机;涡轮喷气发动机主要用于超音速飞机。

  驾驶员对驾驶杆的横向和纵向操纵通过操纵线系或液压助力装置使自动倾斜器的旋转环和不旋转环一起向相应的方向倾斜。由于旋转环同桨叶的变距铰之间有固定长度的拉杆相连,所以自动倾斜器的倾斜会导致桨叶的桨距发生周期变化,使得旋翼空气动力不对称,旋翼椎体将向相应方向倾斜,旋翼的拉力矢量方向也向相应方向倾斜,这样就达到操纵直升机横向和纵向飞行的目的。如果驾驶杆偏离中立位置向前,旋翼椎体向前倾斜,直升机低头并向前运动;向后,旋翼椎体向后倾斜,直升机抬头并向后退;向左,旋翼椎体向左倾斜,直升机向左倾斜并向左侧运动;向右,旋翼椎体向右倾斜,直升机向右倾斜并向右侧运动。
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