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從直升機為何能倒飛,看直升機設計之難

發布時間:2019-02-14 12:02

直升機能夠倒飛?是的,這不是個偽命題,這是真的。最常見的就是航模直升機的倒飛特技表演。還有武裝直升機進行的瞬時倒飛戰術動作。這在理論和實踐上,說明了直升機倒飛的可能性。

Red Blue 特技直升機飛行表演


那么,直升機為什么能夠倒飛?從直升機的倒飛中,能夠看出直升機的設計究竟有多難?

直升機為什么能夠倒飛?

首先,直升機的動力來自于主旋翼,尾槳主要是用來平衡主旋翼造成的扭矩。直升機能夠做特技,倒飛、側飛、后退等主要是直升機的槳葉是有調整槳矩的功能的,也就是說槳葉的迎風角度是可變的。 直升機的槳葉并不是平面的,其實和固定翼飛機的機翼是差不多的。也是上凸下平的。當直升機倒過來的時候,要瞬間的將槳葉角度減小,或變為負角度,使旋翼的升力變為零,甚至變為負升力。這樣就不會加速下墜,甚至能夠保持一定的倒飛。當直升機轉過筋斗頂點開始俯沖,將槳葉調回大升力。

直升機倒飛做筋斗這樣的特技動作,不是所有的直升機都能夠做的了的。這需要高超的技藝以及足夠的出色的設計。美國的阿帕奇武裝直升機、英國的山貓、俄羅斯的卡-50,甚至我國的武直-10等高性能武裝直升機可以進行筋斗這樣的特技動作。

直升機的設計究竟有多難?

世界上能夠設計飛機的國家不少,但一般來說都是固定翼的飛機。能夠獨立設計直升機的國家就比較少了。像我國很長一段時間內都是依靠俄羅斯來發展自己的直升機。這其中,直升機設計難度大是其中的原因之一。

一架完整的直升機包括機體和升力件、動力件、傳動系統等三大部分組成。直升機的旋翼一般由渦輪軸發動機或者活塞式發動機通過傳動軸及減速器等組成的機械傳動系統來驅動,也可以由槳尖噴氣產生的反作用力來驅動。直升機本質上是與飛機不同的另一種飛行器,其推力、升力、操縱的實現均和飛機有很大的區別。

1、直升機的旋翼和十字盤

直升機的制造難度本身就比較大。直升機的旋翼不僅要完成相對氣流中的旋轉,還有變距、揮舞、擺振等運動,因此結構也是相當的復雜,對于材料和工藝的要求也很高。

直升機能夠完成所有的戰術動作,關鍵點就在于直升機的十字盤。直升機主旋翼通過發動機驅動,而十字盤則是完成各種動作的驅動機構。十字盤是由機械液壓驅動,并且和飛行員的操縱桿相聯動的。十字盤不止可以前后傾斜,其可以向任何一個方向傾斜。從而帶動槳葉改變飛行姿態和方向。

十字盤,也叫傾斜盤,這是直升機最重要的部分之一。其驅動形式,驅動的可靠度也是相當的復雜。因此,不是一般人能夠搞的定的。

2、渦輪軸發動機

渦輪軸發動機也是從渦輪風扇發動機的原理演變來的,只不過是將風扇換成了直升機的螺旋槳。在構造上,渦輪軸發動機也是由進氣道、壓氣機、燃燒室和尾噴管等燃氣發生器等構成。同是,渦輪軸發動機有自由渦輪,它帶動壓氣機,維持發動機的工作,通過傳動軸帶動直升機的旋翼進行旋轉。

一提到航空發動機,我們的軍工實力可能還有所欠缺。因此,對于直升機來說,尤其是武裝直升機這種限制出口的武器,更需要我們自主的設計。

3、傳動系統

直升機的發動機所提供的動力需要經過傳動系統才能夠達到旋翼,從而驅動旋翼旋轉。那么直升機的傳動系統的典型構型是“三器兩軸”,即主減速器、尾減速器、中間減速器、動力傳動軸和尾傳動軸。主軸轉速還要經過主減速器減速,作用到旋翼。傳動系統有很多的苛刻要求,比如高的功率重量比,極高的生存能力,高減速比、高效率、高的維護性,潤滑系統復雜等。

一架直升機,需要兩套傳動系統。一套用于驅動主旋翼,一套用于驅動尾槳。主尾槳對于直升機來說都是至關重要的,尤其是尾槳。對于共軸反轉的直升機來說,兩個主旋翼一正一反的旋轉,其傳動系統更加復雜。因此,直升機真的不是一般人玩的轉的。

直升機作為陸地作戰,海上作戰等相當便捷的武器,同時民用直升機的用途也是更加的廣泛。直升機倒飛是直升機最難的特技動作之一,從直升機可以倒飛就可以看出,直升機的設計之難。我國的武直-10,最新的出口型直-19E等,已經走在了世界前列。

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