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私人飛機知多少?自轉旋翼機介紹「9」旋翼機向前飛行時的自轉(1)

向前飛行時的自轉

為了完成旋翼機的旋翼自轉圖形, 我們需要添加向前飛行的成份。 這意味著有氣流流過旋翼盤。

當旋翼轉動時, 某一時刻, 一個旋翼一定迎著(向前)氣流, 與此同時, 另一個旋翼一定順著氣流(向後)。

·我們稱迎著氣流的漿葉為前進漿葉。

·我們稱順著氣流的漿葉為後退漿葉。

兩個旋翼之間空速的不同

加入一個迎面氣流意味著氣流經過前進漿葉和後退漿葉產生的空速不同。

·前進漿葉上的空速為旋翼轉速與迎面氣流的速度之和。

·後退漿葉上的空速為旋翼轉速與迎面氣流速度之差。

如果旋翼的尖端以 300mph 的轉速旋轉, 而迎面氣流的速度為 60mph。

·前進漿葉的尖端會有 360mph, 而後退漿葉的尖端僅會有 240mph 的空速。

正如前面討論的, 氣流與旋翼上某點的迎角取決於速度。 速度越快, 迎角越小。 這意味著, 在向前飛行中, 如下圖所示, 旋翼的三個區域是呈扁偏形的。

升力的不對稱

旋翼上產生的升力大小會受到空速的極大影響。 空速越大, 升力也越大。 因此按理說旋翼盤前進一側上產生的升力要比旋翼盤後退一側上產生的升力要大, 我們稱其為升力不對稱。

如果旋翼盤兩側升力不對稱, 不就造成旋翼機向旋翼盤的退漿一側傾翻嗎?

拍打中趨於平衡

旋翼機之所以沒有傾翻是由於旋翼蹺蹺板或拍打。 這是一種旋翼圍繞中心螺栓的蹺蹺板式的上下搖動, 而中心螺栓連接著旋翼葉轂和旋翼頭 (我們稱中心螺栓為蹺蹺板螺栓)。

這個機構是如何發揮作用的呢?如果前進漿葉產生的升力大於後退漿葉產生的升力, 那麼作用在前進漿葉上的額外升力會導致前進漿葉上揚, 我們叫它向上拍打, 同時, 後退漿葉將向下拍打。

由於考慮到一個額外的垂直成份, 這意味著總的流向漿葉的相對氣流有變化。 下麵為最初的相對氣流示意圖。

相對氣流是如何隨著漿葉向上拍打導致迎角減小而變化的。

相對氣流是如何隨著漿葉向下拍打導致迎角減小而變化的。

升力雖然是由於空速的作用產生的, 迎角的變化對其也有影響。

作用在前進漿葉上的額外的空速使漿葉上揚, 然而, 當漿葉上揚時, 迎角也在減少(迎角的減小會導致旋翼上產生的升力的減少), 這導致了漿葉上產生的總的升力不變的結果。 反過來對於後退漿葉來講, 道理也相同。

我們將這種現象稱其為“拍打中達到平衡”。

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編輯:輕航之家(qinghangwang)

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