無鉸式旋翼_無鉸式旋翼視頻

　　雖然直升機(jī)無鉸式旋翼的大小和形狀差別很大無鉸式旋翼，但是大多數(shù)直升機(jī)無鉸式旋翼的主要組成部分都是一樣的。這些組成部分包括容納載荷和機(jī)組人員的座艙，用以將不同部分安裝在一起或者容納各種部件的機(jī)身，動(dòng)力裝置或者引擎，負(fù)責(zé)在引擎和主旋翼之間傳遞功率的傳動(dòng)裝置，提供氣動(dòng)力以支持直升機(jī)飛行的主旋翼。此外，為了防止直升機(jī)由于主旋翼扭矩而旋轉(zhuǎn)，必須要有某種形式的反扭矩系統(tǒng).。最后是起落架，可是以是滑撬，機(jī)輪，滑雪板或者浮筒。如圖1-1。

　　圖1-1:直升機(jī)的主要組成部分是機(jī)艙，機(jī)身，起落架，動(dòng)力裝置。傳動(dòng)裝置，主旋翼系統(tǒng)和尾槳系統(tǒng)。

　　主旋翼系統(tǒng)

　　直升機(jī)上可以有一個(gè)或兩個(gè)旋翼。對(duì)于通常的雙旋翼系統(tǒng)，旋翼的旋轉(zhuǎn)方向是相反的以抵消彼此的轉(zhuǎn)矩，從而保持整體穩(wěn)定，消除旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。如圖1-2所示。

　　圖1-2:直升機(jī)可以有一到兩個(gè)主旋翼系統(tǒng)

　　圖1-2:直升機(jī)可以有一到兩個(gè)主旋翼系統(tǒng)

　　一般而言，旋翼系統(tǒng)可以分為全鉸接式，半剛體式和剛體式。也存在這些典型系統(tǒng)的變種和組合形式的旋翼。

　　全鉸接旋翼系統(tǒng)

　　通常全鉸接旋翼系統(tǒng)包含三個(gè)或者更多個(gè)旋翼槳葉。旋翼槳葉可以獨(dú)立的做揮舞(flap),周期變距（feather）,擺振(lead or lag)三種運(yùn)動(dòng)。

　　每片旋翼槳葉通過一個(gè)水平的揮舞鉸鏈接到槳轂上，顧名思義，揮舞鉸允許槳葉上下?lián)]舞。每片槳葉可以獨(dú)立的上下運(yùn)動(dòng)。揮舞鉸離開槳轂的距離不盡相同，也可以有不止一個(gè)的揮舞鉸。安裝位置由制造者根據(jù)穩(wěn)定性和控制方面的考量來決定。

　　每片槳葉同樣通過一個(gè)垂直放置的擺振鉸連接到槳轂。擺振鉸允許槳葉在槳盤平面內(nèi)獨(dú)立的前后運(yùn)動(dòng)。通常這類旋翼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中會(huì)加入減震器(Dampers)防止圍繞擺振鉸的過渡運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)擺振鉸和減震器的目的在于吸收旋翼槳葉的部分加減速。

　　全鉸接旋翼系統(tǒng)的槳葉可以進(jìn)行變距，即圍繞它的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。所謂變距就是改變旋翼槳葉的槳距。

　　半剛體旋翼系統(tǒng)

　　一個(gè)半剛體旋翼系統(tǒng)允許做兩種不同的運(yùn)動(dòng)，揮舞和變距。這類系統(tǒng)通常包含兩個(gè)剛性連接在槳轂上的槳葉。槳轂通過一個(gè)耳軸軸承(trunnion bearing)或者一個(gè)蹺蹺板鉸鏈(teeteringhinge)連接到主桅上，使得槳葉可以上下?lián)]舞。當(dāng)一片向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，另一片向上運(yùn)動(dòng)。

　　變距可以通過一個(gè)變距鉸(feathering hinge)實(shí)現(xiàn)，通過它可以改變槳葉的攻角。

　　剛體旋翼系統(tǒng)

　　剛體旋翼系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，但是結(jié)構(gòu)上非常復(fù)雜，因?yàn)楣ぷ鬏d荷必須被材料的彎曲來吸收而不是通過鉸鏈來消除。這類系統(tǒng)中槳葉不可以做揮舞和擺振動(dòng)作，但是可以變距。

　　尾槳

　　大多數(shù)單主旋翼直升機(jī)需要一個(gè)單獨(dú)的尾槳系統(tǒng)來克服主旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的扭矩。可以通過一個(gè)可變槳距反扭矩旋翼或尾槳來實(shí)現(xiàn)。如圖1-3所示。調(diào)整反力矩系統(tǒng)的推力可以在主槳力矩改變時(shí)控制方向，或者在懸停的時(shí)候改變機(jī)頭的朝向。

　　圖1-3:反扭矩旋翼產(chǎn)生和主旋翼扭矩方向相反的推力，避免直升機(jī)以主旋翼相反方向旋轉(zhuǎn)。

　　涵道尾槳

　　涵道尾槳是另外一種反扭矩旋翼，或者稱之為fan-in-tail設(shè)計(jì). 這類系統(tǒng)采用一系列的包圍在垂直尾翼中的旋翼槳葉。因?yàn)闃~處在一個(gè)圓形的導(dǎo)管中，比較不容易和外界物體或者人員發(fā)生碰撞。如圖1-4。

　　Eurocopter EC-135的涵道尾槳

　　圖1-4:和無保護(hù)的尾槳相比，涵道反扭矩系統(tǒng)在地面操作時(shí)可以提供更大的安全保證。

　　無尾槳系統(tǒng)NOTAR

　　NOTAR系統(tǒng)是反扭矩尾槳的替代品。系統(tǒng)利用安裝在直升機(jī)內(nèi)部的風(fēng)扇產(chǎn)生的低壓空氣壓入尾撐(tailboom，也稱尾梁)，這些氣體流經(jīng)尾撐相應(yīng)側(cè)的水平開口噴出。通過可控制得旋轉(zhuǎn)噴嘴提供反扭矩和方向控制。

　　從水平開槽吹出的低壓空氣和主旋翼的下洗氣流（downwash形成一種特殊的現(xiàn)象，叫做“Coanda效應(yīng)”（譯者注：射流效應(yīng)，利用尾梁兩側(cè)氣流的速度差，產(chǎn)生向一側(cè)的側(cè)推力）。Coanda效應(yīng)可以產(chǎn)生向尾梁一側(cè)的側(cè)推力，從而實(shí)現(xiàn)反扭矩。

　　圖1-5:在直升機(jī)懸停的時(shí)候，保持方向控制所必需的扭矩中Coanda效應(yīng)提供大約三分之二。

　　起落架

　　最常見的起落架是滑橇式的，適合在不同類型的表面上起起降。一些滑橇式起落架裝備了減震器以減少著陸沖擊和震動(dòng)傳遞到主旋翼。還有些利用滑橇支撐臂的彎曲來吸收震動(dòng)。起落架也可裝配能夠更換的重載滑橇靴以防止過度磨損。

　　直升機(jī)也可以裝備浮筒進(jìn)行水上作業(yè)，或者裝備滑雪板以降落在雪地或者柔軟的地面上。

　　機(jī)輪是另外一種形式的起落架，可以是三點(diǎn)式或者是四點(diǎn)式配置。通常為了方便直升機(jī)在地面上滑行，機(jī)首或者機(jī)尾的起落架設(shè)計(jì)成可以自由旋轉(zhuǎn)的。

　　動(dòng)力裝置

　　典型的小型直升機(jī)使用安裝在機(jī)身上的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)可以采用垂直安裝或者水平安裝方式，通過傳動(dòng)裝置將動(dòng)力傳遞到垂直的主槳傳動(dòng)軸(main rotor shaft)上,如圖1-6。

　　圖1-6：典型情況下發(fā)動(dòng)機(jī)通過一個(gè)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和皮帶或者一個(gè)離心式離合器來驅(qū)動(dòng)主旋翼。

　　直升機(jī)可以采用的另外一種發(fā)動(dòng)機(jī)是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(Gas turbine)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率較大，適用于大多數(shù)的中大升力直升機(jī)。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)通過主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞到主槳和尾槳系統(tǒng)。

　　飛行控制

　　當(dāng)你駕駛一假直升機(jī)的時(shí)候，會(huì)用到四中基本的飛行控制，分別是：周期變距控制，總距控制，油門和反扭矩踏板(antitorque pedals)。

　　油門通常采用安裝在總距桿（collective lever）前端的轉(zhuǎn)把式控制，如圖1-7。

　　總距和圓周變距控制主旋翼槳葉的槳距，這些控制的具體功能在第四章飛行控制中詳細(xì)介紹。

　　圖1-7：飛行控制的位置

　　另外，無鉸式旋翼我們通常所說的“直升機(jī)”，又為什么不叫“直升飛機(jī)”呢？

　　直升機(jī)和飛機(jī)同為飛行器，可是在飛機(jī)的“家譜”中卻找不到直升機(jī)的“戶口”。不信請(qǐng)翻閱關(guān)于飛機(jī)的專著，在飛機(jī)的行列里有軍用、民用之分，在軍用飛機(jī)隊(duì)列中有殲擊機(jī)、轟炸機(jī)、強(qiáng)擊機(jī)、偵察機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、預(yù)警機(jī)、加油機(jī)、水上飛機(jī)、電子對(duì)抗飛機(jī)……卻沒有直升機(jī)或武裝直升機(jī)的尊姓大名。

　　生活中，有人亂點(diǎn)鴛鴦譜，硬是把直升機(jī)往飛機(jī)的行列中死拉硬拽，把直升機(jī)叫作“直升飛機(jī)”，甚至電腦詞庫(kù)中也只有“直升飛機(jī)”的名詞而沒有 直升機(jī) 的席位。這種把直升機(jī)和飛機(jī)混為一談的稱呼就不準(zhǔn)確、不恰當(dāng)了。

　　不能把會(huì)飛的器具都叫“飛機(jī)”。

　　直升機(jī)

　　常識(shí)告訴我們，對(duì)某種器具的命名，一般都要反映該器具的特性和功能。比如，盡管鞋子和襪子都穿在腳上，由于鞋襪的構(gòu)造和功能不同，人們不能把鞋子叫成襪子，也不會(huì)把襪子叫作鞋。同樣的道理，盡管直升機(jī)和飛機(jī)都會(huì)飛，但不能把會(huì)飛的器具都叫“飛機(jī)”。

　　由于科技的發(fā)展，當(dāng)今人類頭頂上，會(huì)“飛”的器具太多了。比如，在外層空間飛行的有人造地球衛(wèi)星、空間站等航天器；在大氣層飛行的航空器中有輕于空氣的汽球、飛艇；有重于空氣的，如直接利用反作用原理飛行的導(dǎo)彈、火箭等 ……我們不能把這些飛行器都掛上“飛機(jī)”的頭銜。

　　直升機(jī)的特性決定它必須另立門戶

　　不可否認(rèn)，直升機(jī)和飛機(jī)有些共同點(diǎn)。比如，都是飛行在大氣層中，都重于空氣，都是利用空氣動(dòng)力的飛行器，但直升機(jī)有諸多獨(dú)有特性。

　　直升機(jī)飛行原理和結(jié)構(gòu)與飛機(jī)不同飛機(jī)靠它的固定機(jī)翼產(chǎn)生升力，而直升機(jī)是靠它頭上的槳葉（旋翼）旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力。直升機(jī)的結(jié)構(gòu)和飛機(jī)不同，主要由旋翼、機(jī)身、發(fā)動(dòng)機(jī)、起落裝置和操縱機(jī)構(gòu)等部分組成。根據(jù)旋翼副數(shù)，分為單旋翼式、雙旋翼式和多旋翼式。單旋翼式直升機(jī)尾部還裝有抗扭螺旋槳，用以平衡單旋翼產(chǎn)生的反作用力矩和控制直升機(jī)的轉(zhuǎn)彎。直升機(jī)最顯眼的地方是頭上窄長(zhǎng)的大刀式的旋翼，一般由2～5片槳葉組成一副，由1～2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，看起來很像我國(guó)民間的一種玩具———竹蜻蜓。其實(shí)正是竹蜻蜓給直升機(jī)的發(fā)明提供了啟示。經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間的摸索，1907年法國(guó)工程師路易士·伯雷格和黎歇設(shè)計(jì)出世界上第一種能載人的直升機(jī)，比萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)僅僅晚4年。

　　直升機(jī)

　　直升機(jī)成長(zhǎng)經(jīng)歷及子孫后代與飛機(jī)不同直升機(jī)發(fā)明之初一度被冷落，其實(shí)際使用和成批投產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于飛機(jī)。直到第二次世界大戰(zhàn)后直升機(jī)才得到發(fā)展。尤其是20世紀(jì)60年代以來，直升機(jī)的生產(chǎn)和使用規(guī)模不斷擴(kuò)大，其性能和使用壽命也有了很大的改進(jìn)和提高。現(xiàn)在已形成了一個(gè)龐大的直升機(jī)家族。就拿武裝直升機(jī)來說吧，已經(jīng)發(fā)展了3代，有反坦克、反艦、反潛、火力支援、空戰(zhàn)等不同種類。以美國(guó)為首的北約和俄羅斯軍隊(duì)的主戰(zhàn)直升機(jī)都屬于第3代，主要有美國(guó)的AH－ 64A“阿帕奇”、AH－1S“休伊”、RAH－66“科曼奇”，俄羅斯的米－28“浩劫 ”、卡－50“噱頭”，英國(guó)的“戰(zhàn)場(chǎng)山貓”，法國(guó)的AS565M“黑豹”以及德、法聯(lián)合研制的PAH－2“虎”式攻擊直升機(jī)等。它們的顯著特征是：普遍采用了目標(biāo)截獲識(shí)別系統(tǒng)、駕駛員夜視系統(tǒng)、頭盔綜合顯示瞄準(zhǔn)系統(tǒng)等高新技術(shù)裝備，增強(qiáng)了機(jī)動(dòng)性和防探測(cè)、抗毀傷能力，具備了在不良天候和復(fù)雜地理環(huán)境下的攻擊能力，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的優(yōu)化管理，高技術(shù)含量和綜合作戰(zhàn)效能得到較大的提高。如果說飛機(jī)是搏擊長(zhǎng)空雄渾矯健的蒼鷹，那么直升機(jī)就是縱橫天地輕盈靈巧的蜻蜓。

　　直升機(jī)具有與飛機(jī)不同的特異功能

　　由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，直升機(jī)和飛機(jī)相比，飛行速度慢一些，有效載重小一些，穩(wěn)定性和操縱性差一些，但直升機(jī)具有飛機(jī)所不具備的特殊本領(lǐng)和獨(dú)特性能。首先，直升機(jī)可以垂直起飛、垂直降落。其次，直升機(jī)能夠向前后、左右等方向飛行，并且能在允許的高度上懸停和在空中定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎。飛機(jī)起飛和降落，一般需要寬廣的機(jī)場(chǎng)、堅(jiān)固的跑道，這樣就要占用大量的土地，花費(fèi)很多的資金。而且，在戰(zhàn)爭(zhēng)情況下，機(jī)場(chǎng)往往成為敵方首先攻擊的目標(biāo)，容易遭到破壞。而直升機(jī)起飛著陸需用場(chǎng)地很小，對(duì)場(chǎng)地的要求也不高。無論在高聳的山頂上、狹窄的谷地間，還是在茂密的森林中、嶙峋的河岸邊，直升機(jī)都可以輕松自如地起飛著陸。裝有浮筒的船式機(jī)身的直升機(jī)甚至可以在江河湖海中起降。

　　正因?yàn)榫哂幸陨咸厥獗绢I(lǐng)，所以直升機(jī)經(jīng)常在關(guān)鍵時(shí)刻挺身而出，承擔(dān)其無鉸式旋翼他飛行器包括飛機(jī)難以完成的艱巨任務(wù)，特別在軍事上有廣泛的用途。

　　直升機(jī)

　　空中“奇兵”———直升機(jī)有自己獨(dú)特的戰(zhàn)術(shù)性能：機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，不受地形條件的限制。使用直升機(jī)，可以在短時(shí)間內(nèi)，將部隊(duì)從一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)調(diào)到另一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)；也可以使部隊(duì)迅速地分散或集中，以減小敵人核襲擊造成的損失；還可以幫助部隊(duì)順利地越過放射性污染區(qū)、燃燒地帶以及工程障礙等，進(jìn)行大范圍的空中機(jī)動(dòng)。

　　機(jī)降“先鋒”———在戰(zhàn)場(chǎng)上，直升機(jī)可以超低空突然出現(xiàn)在敵人的后方，完整而又集中地機(jī)降、空降各種部隊(duì)和武器裝備，迅速占領(lǐng)軍事要隘，實(shí)施突然襲擊；還可以從山地和海面營(yíng)救傷員，直接將傷員送到戰(zhàn)地醫(yī)院進(jìn)行及時(shí)的搶救。

　　反潛“健將”———在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中，潛艇特別是核潛艇極具威脅性，反潛作戰(zhàn)將成為戰(zhàn)爭(zhēng)的重要內(nèi)容之一。直升機(jī)與水面艦艇相比，具有速度快、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、巡視范圍廣等優(yōu)勢(shì)。

　　正是由于這些理由，我們對(duì)不把直升機(jī)列入“飛機(jī)”的行列而讓其另立門戶，就不難理解了。