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直升机的结构形式

直升机的结构形式

直升机的旋翼在空中飞速旋转时,空气会给旋翼一个反作用力矩,如果不设法平衡掉这个反作用扭矩,直升机就会在空中打转,不能前飞,也无法进行方向操纵。根据不同途径平衡旋翼反作用扭矩的方法,直升机也就有了不同的结构形式。主要包括以下几种:

单旋翼+尾桨式

双旋翼共轴式

双旋翼纵列式

双旋翼横列式

双旋翼交叉式

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双旋翼交叉式直升机


  双旋翼交叉式直升机除与其它双旋翼直升机一样装有两副完全一样,但旋转方向相反的旋翼以外,其明显特点是两旋翼轴不平行,是分别向外侧倾斜的,且横向轴距很小,所以两副旋翼在机体上方呈交叉状。

  这种直升机的最大优点是稳定性比较好,适宜执行起重、吊挂作业。最大缺点是因双旋翼横向布置,气动阻力较大。但由于它的两旋翼轴间距较小,所以其气动阻力又要比双旋翼横列式直升机小一些。

  研制双旋翼交叉式直升机的公司主要是美国的卡曼公司。早在50年代,卡曼公司就研制过双旋翼交叉式直升机K-600(军用编号为H-43)。以后在漫长的40年中,双旋翼交叉式直升机似乎就消声匿迹了。

  90年代初,卡曼公司瞧准了民用直升机还缺少专门用于吊挂作业的直升机,于是研制了双旋翼交叉式直升机,K-MAX“空中卡车”。该机于1991年首次飞行,1994年开始交付使用,主要用于森林地区木材运输。

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双旋翼横列式直升机



  双旋翼横列式直升机的特征是:两副旋翼一左一右分别安装在机身两侧的两个支架上。两副旋翼完全相同,但旋转方向相反,其旋转时反作用力相相抵消。

  这种型式的直升机机最大优点是平衡性好,其缺点与双旋翼纵列式直升机差不多,操纵也比较复杂。双旋翼横列式直升机要在机身两侧增装旋翼支架,无形中会增加许多重量,而且也加大了气动阻力。

  双旋翼横列式直升机的数量很少。前苏联米里设计局研制的米-12是最典型的双旋翼横列式直升机,它也是世界上最大的直升机。该机机身长37米,每副旋翼直径35米,最大起飞重量105吨,最大平飞速度260公里离小时,仅在60年代试制了4架原型机,没有投入批量生产。

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双旋翼共轴式直升机


  双雄翼共轴式直升机药基本特征是:两副完全相同的旋翼,一上一下安装在同一根旋翼轴上,两旋翼间有一定间距。两副旋翼的旋转方向相反,它们的反扭矩可以互相抵消。这样,就用不着再装尾桨了。直升机的航向操纵靠上下两旋翼总距的差动变化来完成。

  双旋翼共轴式直升机主要优点是结构紧凑,外形尺寸小。这种直升机因无尾桨,所以也就不露要装长长的尾梁,机身长度也可以大大缩短。有两副旋翼产生升力,每副旋翼的直径也可以缩短。机体部件可以紧凑地安排在直升机重心处,所以飞行稳定性好,也便于操纵。与单旋翼带尾桨直升机相比,其操纵效率明显有所提高。此外。共轴式直升机气动力对称,其悬停效率也比较高。

  研制共轴式直升机取得最大成功的是俄罗斯的卡莫夫设计局,该设计局研制出了庞大的“卡”系列直升机,它们基本上都是双旋翼共轴式布局。除大量民用直升机外,如卡-26、卡-226等,军用直升机也有不凡表现,卡-25曾是前苏联舰载反潜直升机食主力,新研制的战斗直升机卡-50、卡-52则更令人瞩目。北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系的轻型飞机室研制的“蜜蜂-16”轻型单座直升机也采用了共轴双旋翼形式。

  双旋翼共轴式直升机的主要缺点是操纵机构复杂。

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单旋翼+尾桨式直升机


  这种型式的直升机主要特点就是机身上部装有一副巨大的旋翼,机身后部有长长的尾梁,尾梁末端的垂尾一侧,装有一副小尾桨。尾桨的旋转平面与旋翼的旋转平面垂直。尾桨旋转起来,产生的推力或拉力会形成与旋翼反作用扭矩方向相反的平衡力矩。这样,直升机就不会总是在空中打转了,既能正常前飞,又能进行方向操纵。

  单旋翼+尾桨式直升机的发动机通过一套传动机构驱动旋翼和尾桨。传动机构通常由主减速器、中间减速器和尾减速器组成。单旋翼+尾桨式直升机的最大优点,就是结构简单,易于操纵。这种结构型式的适用范围较广,不仅适用于象AS-350“松鼠”(最大起飞重量约二吨)那样的轻型直升机,象米-4(最大起飞重量约7吨)那样的中型直升机,也适用于象米-26(最大起飞重量56吨,是世界上最大的单旋翼直升机)那样的重型直升机。

  最早的实用直升机就是从单旋翼+尾桨型式开始的。1939年试飞成功的世界第一架实用直升机,美国西科斯基研制的VS-300,既是采用的单旋翼+尾桨型式。以后,西科斯基公司在此基础上发展出一个庞大的S系列直升机大家族。这一系列直升机基本上都起单旋翼+尾桨型式。俄罗斯米里设计局也是因为研制“米”字系列单旋翼带+桨直升机而著称于世的,它们在战争中,在国民经济各部门都获得了广泛的应用。

  单旋翼带尾桨式直升机是世界上应用范围最广、最受欢迎、最有生命力的直升机。这种型式的直升机约占世界直升机总数的70%左右。

  当然,单旋翼+尾桨式直升机也并非完美无缺,它也有不少固有的弱点。这主要表现在尾桨上。尾桨不产生升力,只产生一定推力或拉力去平衡旋翼的反扭矩并用于改变飞行方向,其结果会白白浪费掉许多功率。此外,尾桨在旋翼和机身尾涡的不良气动环境里工作,其气动效率也比较低;暴露在外的尾桨桨叶也不利于飞行安全,在起飞、着陆和贴地飞行时容易与地面障碍物相撞。在军用直升机中,尾桨造成的事故约占事故总数的15%左右。

  设计师为改善尾桨作出了不懈的努力。70年代,法国研制出了尾桨桨叶被包覆起来的函道尾桨,大大提高了飞行的安全性。80年代,美国又研制出了用环量控制尾翼喷气流来取代尾桨的无尾桨直升机。

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双旋翼纵列式


  双旋翼纵列式直升机机身前后各有一个旋翼塔座,两副旋翼分别安装在两个塔座上,两副旋翼完全相同,但旋转方向相反,它们的反作用扭矩可以互相平衡掉。

  这种结构型式的直升机的突出优点是纵向重心范围大,因此可以将机身设计得比较庞大。它比较适用于中型和大型直升机。双旋翼纵列式直升机的明显缺点是结构复杂。此外,从气动力上来看,前旋翼尾涡对后旋翼会产生气动干扰,后旋翼总是处在非常不利的气动环境中。为降低前旋翼尾涡对后旋翼的气动干扰程度,通常把后旋翼装得高一些。

  这种型式的直升机其俯仰惯性和该转惯性较大,机身气动力矩不稳定,偏航操纵效率较低这些都会对直升机的稳纵品质产生不利影响。


  双旋翼纵列式直升机最有名气的是美国的 CH-47“支奴干” 1。在越南战争初期,美国曾将大量的CH-47直升机投入战场,以运送兵员和物资。由于该直升机机体大,机动性差,没有自卫能力,所以被击落不少。

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呵呵~~~

这算开了眼界了~!!!

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军用飞机是用来直接参加战斗、保障战斗行动和进行军事训练的各种飞机的统称。军用飞机可分为作战飞机和作战支援飞机两大类,用于制空、对地攻击、海上作战、空运、预警、电子干扰、侦察、空中加油、通信联络等。作战飞机包括:歼击机(也称战斗机)、强击机(也称攻击机)、截击机、轰炸机、歼击轰炸机、舰载机、反潜机、武装直升机 等;作战支援飞机包括:军用运输机、预警机、电子战飞机、空中加油机、侦察机、通信联络机、炮兵校准机、教练机等。

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