圖 1-19
1.5.2轉換飛行狀態
轉換飛行狀態是指除垂直飛行以外的其它飛行狀態。要進入轉換飛行狀態,應將旋翼旋轉平面向著所需方向傾斜,旋翼有效力的水平分量將使直升機向著所需方向運動。
如果槳葉的槳葉角增大,攻角增大,槳葉產生的升力增大,槳葉向上揮舞;反之,槳葉的槳葉角減小,攻角減小,槳葉產生的升力減小,槳葉向下揮舞。
因此如果槳葉在其轉動的圓周中的前半周過程中槳葉角逐步增大,后半周過程中槳葉角逐步減小,則槳葉將在轉動的圓周中前半周是向上揮舞,后半周是向下揮舞,最終的結果是旋翼旋轉平面得到了傾斜,旋翼有效力得到了偏轉。
圖 1-22中的(a)指懸停狀態,(b)指轉換飛行狀態。
(a)懸停狀態 (b)轉換飛行狀態圖 1-22旋翼有效力在不同飛行狀態時的方向
實現轉換飛行狀態的操縱裝置叫做周期變距桿(俗稱 -操縱桿),它在駕駛艙中的位置與固定翼飛機上的操縱桿的位置相同。操縱周期變距桿將使所有主槳葉的槳葉角沿著圓周交替變化,槳葉隨之向上或向下揮舞。
周期變距桿的操縱同樣符合人的習慣,即前推周期變距桿,旋翼旋轉平面向前傾斜,直升機向前飛行;如果想向左飛行,周期變距桿左推即可,依此類推。
不同的直升機采用了不同的操縱機構將周期變距桿的操縱傳遞到主旋翼上,最常見的是傾斜盤機構。傾斜盤機構通常由兩個傾斜盤組成,一個是固定傾斜盤,一個是轉動傾斜盤。當移動周期變距桿時,固定傾斜盤將向同方向傾斜,這個動作將傳遞到轉動傾斜盤上使之同樣傾斜,轉動傾斜盤與變距機構直接連接,因此傾斜動作將逐漸反饋到槳葉上引起槳葉角的逐步變化,槳葉將在其轉動圓周的一半中增加槳距,另一半中減小槳距,從而實現槳距的周期操縱。
第 1.6節升力不對稱和槳尖失速
1.6.1升力的不對稱
這種現象發生在水平飛行狀態中,由于前進槳葉和后退槳葉的相對氣流速度的變化,造成整個旋翼旋轉平面上的升力的不對稱。
從升力計算公式中可以看出,如果升力系數、空氣密度和槳葉面積保持不變,升力的變化將與相對氣流的速度的平方成正比。
如圖 1-23,直升機的前飛速度假設為 100節,旋翼槳葉葉尖的轉動速度為 500節,則前進槳葉葉尖的相對氣流的合成速度為 500+100=600節,后退槳葉葉尖的相對氣流的合成速度為 500-100=400節,由于兩邊的氣流相對速度不同,而升力與速度的平方成正比,因此前進槳葉將比后退槳葉產生更大的升力。
前進槳葉
圖 1-23升力的不對稱
升力的變化量將引起前進槳葉向上揮舞,而后退槳葉將向下揮舞,槳葉的向上揮舞則會引起減小前進槳葉的攻角,槳葉的向下揮舞增大后退槳葉的攻角,從而最終達到使旋翼旋轉平面的升力平衡。
但是,上述槳葉的上下揮舞平衡升力的不對稱將引起另一個重要問題,槳葉在前進時向上揮舞和在后退時向下揮舞會使得整個旋翼旋轉平面向后傾斜,而直升機前飛時旋翼旋轉平面的向后傾斜顯然不是我們所希望的。
因此,我們必須通過別的辦法來平衡升力的不對稱,那就是使用周期變距操縱法。為使直升機前飛,周期操縱桿將向前推,當直升機從過渡飛行狀態轉入到水平飛行狀態時,直升機開始獲得前進速度,旋翼旋轉平面兩端會產生升力的不對稱而引起旋轉平面有向后傾斜的趨勢,這時將周期操縱桿向前稍微推一定量,將使前進槳葉的攻角減小,槳葉產生的升力減小,后退槳葉的攻角增大,產生的升力增大以達到升力的平衡,這種方法叫做人工周期變距法。
圖 1-24描述了周期變距法的過程。
(a)懸停 (b)過渡飛狀態 (c)水平飛行狀態
圖 1-24周期變距法在實際操作飛行中,飛行員通常是將周期桿的前推量一次推到位,使旋轉平面前傾,這樣既獲得前飛速度,同時又有足夠的量克服旋轉平面的后傾趨勢。
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