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私人飞机网 > 飞机百科 > 直升机的反扭矩
塞斯纳庞巴迪

直升机的反扭矩

  直升机飞行主要靠旅翼产生的拉力。当旋翼由发动机通过旋 转轴带动旋转时,旋翼给空气以作用力矩(或称扭矩),空气 必然在同一时间以大小相等、方向相反的反作用 力矩作用于旋翼(或称反扭矩),从而再通过旋 翼将这一反作用力矩传递到直升机 机体上。如果不采取措施予以平衡,那么这个反作用力矩就会 使直升机逆旋翼转动方向旋转。如右图所示。

旋翼的布局形式

  旋翼之所以会出不同的布局型式,主要是因平衡旋翼轴带动旋翼转动工作时,空气作用其上的反作用力矩所采取的方式不同而形成的。

   为了平衡这个来自空气的反作用力矩,有两种常见的办法,组合 形成了现代多种旋翼布局型式,见下图。

  1.单旋翼带尾桨布局。空气对旋翼形成的反作用力矩,由尾桨产生的拉力(或推力) 相对于直升机机体重心形成的偏转力矩予以平衡如上图的a。这种方式目前应用较广 泛,虽然层桨工作需要消耗一部分功率,但构造上比较简单。

  2.双旋翼式布局。由于在直升机上装有两副旋翼,可以是共轴式双旋翼,也可以是纵 列式双旋翼或者横列式双旋冀(含交叉双旋翼),通过传动装置使两副旋翼彼此向相反方向 转动,那么,空气对其中一副旋冀的反作用力矩,正好为另一副旋翼的反作用力矩所平衡, 见图2.1—20中的b、 c、 d、 e。

直升机尾桨

(作用)尾桨像一个旋转平面垂直于旋翼转速平面的小螺旋桨,工作时产生拉力(或推力)。 尾桨的作用可以概括为以下三点:

  1.尾桨产生的拉力(或推力)通过力臂形成偏转力矩,用以平衡旋翼的反作用力矩 (即反扭转);

  2.相当于一个直升机的垂直安定面,改善直升机的方向稳定性。而且,可以通过加大 或减小尾桨的拉力(推力)来实现直升机的航向操纵;

  3.某些直升机的尾轴向上斜置一个角度,可以提供部分升力,也可以调整直升机重心 范围。 尾桨和旋翼的动力均来源于发动机;发动机产生的功率通过传动系统,按需要再传给旋翼和尾桨。

  尾桨的旋转速度较高。直升机航向操纵和平衡反作用力矩,只需增加或减小尾桨拉力 (推力),对尾桨总距操纵是通过脚蹬操纵系统来实现的。

(类型)尾桨通常包括常规尾桨、涵道尾桨和无尾桨系统等三种类型。

  1.常规尾桨 这种尾桨的构造与旋冀类似,由桨叶和桨毂组成。常见的有跷跷板式、万向接头式和铰 接式。

  2.涵道层桨 这种尾桨由两部分组成:一部分是置于尾斜梁中的涵道;另一部分是位于涵道中央的转 子。其特点是涵道尾桨直径小、叶片数目多。涵道尾桨的推力有两个来源:一是涵道内空气对 叶片的反作用推力;二是涵道唇部气流负压产生的推力。涵道尾桨的构造如下图所示。

  3.无尾桨系统 无层桨系统主要是用一个空气系统代替常规尾桨,该系统由进气口、喷气口、压力风 扇、带缝尾梁等几部分组成,如下图所示。

  压力风扇位于主减速器后面,由尾传动轴带动,风扇叶片的角度可调,与油门总距杆联 动。尾梁后部有一可转动的排气罩与脚蹬联动。工作时风扇使空气增压并沿空心的尾梁向后 流动。飞行中,一部分压缩空气从尾梁侧面的两道细长缝中排出,加入到旋翼下洗流中,造 成不对称流动,使尾梁一例产生吸力,相当于尾部产生了一个侧向推力以平衡旋翼的反作用 力矩(见上图);另一部分压缩空气由尾部的喷口喷出,产生侧向报力,以实现航向 操纵,喷气口面积由排气罩的转动控制,受驾驶员脚蹬操纵。

(总结)以上各型尾桨都各有其特点: 常规尾桨技术发展比较成熟,应用广泛,缺点是受旋男下 洗流影响,流场不稳定,裸露在外的桨叶尖端易发生伤人或撞击地面障碍物的事故;涵道层桨优点是安全性好,转于桨叶位于涵道内,旋翼下洗流干扰、 影响较轻,且不易发生伤人接物的事故,缺点是消耗功率比较大;无尾桨系统的优点是安全可靠、振动和噪声水平低,前 飞时可以充分利用垂直尾另的作用、减小功率消耗,缺点是悬停时需要很大功率,目前已进 入实用阶段。

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