直升机的自转

自转 正常飞行状态下，旋翼拉力最终来源于发动机动力，当发动机故障或人为地与 旋翼系统脱开后，必须有其它的驱动力来保持旋翼转速。要做到这一点，必须将总 距杆放到底，使直升机下降，让相对气流推动旋翼提供驱动力。这种情况下，我们 称直升机的状态为自转。 尽管大多数自转在有前飞速度时进行，考虑直升机在静止空气中垂直自转的情 况更有利于解释为什么旋翼能继续旋转。在这种情况下，只要计算一片桨叶上的各 种力，那么这种计算对其它各片桨叶也是有效的，不必考虑其在 360°旋转面上的 方位。下图给出的是各种角度与气流。 可以看出，来流角由旋翼旋转速度和下降产生的相对气流决定。 自转力与旋翼拉力 如果我们将一片桨叶分为 A、B、C 三段，每一段相对气流的方向由桨叶转速和 直升机下降率决定。每一段的下降率有一个平均值，但旋转速度从桨尖到桨根逐渐 减小，因此来流角从桨尖到桨根是逐渐增加的。由于安装角从桨尖到桨根也是逐渐 增加的，且桨叶迎角等于安装角加来流角，所以桨叶最大迎角在桨叶根部。 如果桨叶每一部分的迎角已知，通过查阅翼型数据表可确定总的作用力（合力）、 旋翼拉力矢量及阻力。 在 A 段，情况与有动力飞行相同，合力在旋转平面上的分力与旋转方向相反， 其作用是减慢旋翼转速； 在 B 段，在旋转平面上没有分力，只有拉力（升力）； 在 C 段，合力在旋转平面上的分力作用是加速桨叶旋转，这种情况下，它不再 称为旋翼阻力，而被称为自转力。 如果现在我们将一片旋翼桨叶看作一个整体，产生自转力的部分将加速桨叶旋 1 转，产生阻力的部分要减慢桨叶旋转。为了保持一个恒定不变的旋翼转速，自转部 分必须平衡旋翼阻力部分加其它辅助阻力（传动轴、尾桨等）。 正常情况下，将总距完全放到底，下降率适当时，自转的旋翼转速将保持在合 适的范围内。自转时，如果增加总距，桨叶上所有部分的安装角都会增加，导致自 转部分外移。同时，Ｄ区域将失速，产生额外的阻力，使自转区域缩短，转速下降。 从高海拔高度或大重量自转意味着大下降率，来流角会更大，自转区域将沿桨 叶扩展，转速会更高。 前飞自转 前飞时自转力产生的原理与静止空气中垂直自转是相同的。前飞时，经过桨盘 的来流角改变，由于后行桨叶迎角更大一些，对整个桨盘来说，自转部分将沿桨叶 后行方向移动。 在静止空气中悬停时，如果发动机停车，飞行员将总距完全放到底，直升机将 加速下降，直至达到这样一个状态：迎角足够产生一个总的作用力来提供自转力保 持旋翼转速，及产生拉力平衡重量。当这个状态达到后，直升机将停止加速下降而 保持稳定的下降率。当某些外部因素导致迎角增加时，下降率将自动减小。 与静止空气中的垂直自转相比，前飞时下降率梯度起初减小，超过某一速度后， 下降率梯度又开始增加。前飞时下降率梯度的这种变化原因是相对气流方向的改变。 2 自转时，下降所释放的势能一部分产生旋翼拉力平衡重量，一部分平衡废阻及 产生自转力保持旋翼转速。 考虑以上因素与前飞速的关系，可以得到一个类似于需用功率曲线的图。自转 最长航时对应下降率最小，速度点对应下降率曲线的最低点。使用最大（速度／下 降率）飞行可达到最大航程，从原点向下降率曲线曲线作切线，切点速度即是最远 航程速度。 当直升机飞行中停车自转时，自转下降过程中，势能转化成动能释放出来。 自转时拉平效应与有动力飞行相同，由于来流角增加自转区域向桨尖移动，旋 翼转速将增加，只要拉平效应持续，增加的旋翼转速将减小下降率。 当接近地面时，使用总距增加旋翼拉力，旋翼系统中储存的动能被释放，直升 机可以较轻地着陆，但旋翼动能一旦释放转速将迅速下降。 自转拉平 3 在 35－50ft 进入拉平 自转状态：60Kt 后拉杆 开始拉平 拉平过程中，转速将 增加，可用总距控制 拉平效应消失后，前推 杆将直升机放平 结束拉平 使直升机向地面下沉 离地 10ft，接近 0 速度 悬停姿态 提 距 进 行 缓 冲 着 陆，前推杆防止旋 翼打尾梁 注意：着陆时必须前推杆，任何后拉杆的动作将 导致防止旋翼打尾梁 自转中转弯 为了调整位置到选定的着陆点，有时需要进行转弯。自转时转弯有以下结果： z 下降率增加； z 由于旋翼载荷增加导致旋翼转速增加，驾驶员感到过载； z 航程缩短。 转弯时必须提高总距以控制转速，当改出转弯时，要放下总距以防止转速下降。 4 以上资料由 CFSO FlyPig (CFSO 2790) 收集整理，如有问题请与其 联系。有兴趣一起探讨直升机的朋友也可与我联系，共同交流！ 联系方式： MSN(E-Mail): Ricky_Li83@hotmail.com 5