飞行器的分类
不同用途的飞机
不同形式的飞机
直升机
无人驾驶飞机
 
第四节 直升机
   在航空发展过程中,直升机概念的形成是很早的,我国东晋时民间的“飞螺旋”(又叫“竹蜻蜓”)是直升机螺旋和飞机螺旋桨雏形。国外也早在十五世纪文艺复兴时期,达芬奇在其著作中用文字记载了通过动力螺旋桨进行垂直飞行的概念。直升机真正的发展是从二十世纪三十年代末开始的。1937年法国人福克设计的FW-61,1939年美国人西克尔斯基设计的VS-300和1940年苏联人布拉图欣设计的饿“欧米加”式直升机标志了直升机的诞生。但由于各种技术原因,直到本世纪四十年代,直升机才真正付诸实际 应用而投入成批生产。典型的单旋翼式直升机如图所示。

 一、直升机的特点

   直升机是一种重于空气的飞行器,是旋翼飞行器的一种,直升机飞行所需要的升力和 前进拉力是靠发动机带动旋翼旋转来产生的。因此,直升机能垂直起落,而不象飞机那样需要滑跑用的机场跑道;它能在空中向前、后、左、右各个方向任意运动,并且在一定高度下还能悬停于空中。
                直升机由于能垂直升降起落,所需起落场地很小,对地方的质量要求也不高,因此它能承担其他交通运输工具无法完成的某些任务。例如,可以在山顶、峡谷、小型舰船、海洋油井平台等处起落,还可以在悬崖绝壁、接近地面或水面处悬停,以执行救援或装卸物资等任务。

二、直升机的组成

   就目前应用最广的单旋翼直升机来看,它主要由旋翼、尾浆、动力装置、传动装置、操纵系统、机身、起落装置、仪表和特种设备等部分组成。
  旋翼是产生向上的拉力,使直升机离地升空的部件。它相当于飞机的机翼。但旋翼还能同时产生水平方向的分力,实现直升机的前飞、后飞、侧飞动作。旋翼既是升力面,又是操纵面。它是直升机的关键部分。
                从结构形式来看,目前应用最多的是有铰接式旋翼(Sikorsky S一58)。各片桨叶通过饺链分别连接到桨毂上。这种旋翼一般设置三个铰:水平铰,垂直铰和轴向铰。桨叶可以绕水平绞上下挥舞,绕垂直铰前后摆动,绕轴向铰改变安装角。此外,还有万向铰式、无铰式和跷跷板式旋翼。无铰式旋翼(Sikorsky S一76)只有轴向铰,跷跷板式旋翼(BelI AH-IG)有轴向铰和两片相对桨叶公用的水平铰。万向铰式(BelI Model47)与跷跷扳式非常相象,仅仅由十字万向铰代替跷跷板式的水平铰。
  尾桨是安装在直升机尾端的小螺旋桨,它的旋转平面与旋翼的旋转平面相垂直。尾桨有轴向铰和水平铰,但没有垂直铰。尾桨用来平衡旋冀作用在机身上的反作用扭矩,保持直升机的航向。此外还有航向稳定和操纵的功用。
  跟飞机一样,直升机的动力装置也由发动机及其附件组成。目前直升机上使用活塞式发动机或涡轮轴喷气发动机。发动机的功率由传动系统传给旋蠢和尾桨。-般由传动轴、减速器、离合器等组成。发动机的转速是很高的,经减速器后转速大大降低。如Z-6机的旋翼转速只有发动机转速的1/13.5,尾桨转速只有发动机转速的1/2.3。驾驶员通过操纵系统,改变旋翼和尾桨的桨距,控制升力和技力的大小,实现直升机升降、转弯和任意方向的飞行。直升机的操作系统由三部分组成,即总距-油门系统,驾驶杆操纵系统和脚蹬操纵系统。总距-油门系统同时控制发动机的油门和旋翼的桨距,驾驶杆系统控制自动倾斜器的倾斜方向,脚蹬系统控制尾桨的桨距。
  直升机机身用来装载人员、货物和各种设备,并把直升机各部分连成一体。在单旋翼直升机的尾梁上装有水平安定面,在双旋翼直升机的尾部有的也装有水平和垂直安定面,其主要功用是保证直升机的纵向和航向稳定性。
                起落装置用于直升机的地面滑行、停放和着陆缓冲。除广泛使用肘三轮和四轮式起落架外还有便于雪地或泥地起降的滑撬式起落架,在水面起降的浮筒式起落架等。
                直升机的仪表设备包括:驾驶导航仪表,动力装置仪表,辅助仪表(如旋翼转速表和桨距表等),无线电设备,雷达设备,电气设备,液压及气压设备,高空设备,军诫设备,防冰系统,加温系统,灭火系统等。

 三、直升机的分类

直升机的分类方法很多,除了可按用途分为运输直升机,武装直升机,反潜直升机……之外,还有下列三种分类方法:
                1.按起飞重量分,起飞重量小于1吨的,称为超小型(或超轻型)直升机。1到3吨的,称为小型(或轻型)直升机。起飞重量为3到6吨的为中小型直升机。6到10吨的称为中型直升机。10吨到20吨的直升机为大型直升机。20到40吨的为重型直升机而40吨以上的就叫巨型直升机了。美国的Scorpion l33超轻型双座直升机的起飞重量只有544公斤。而目前世界上最大的超重型运输直升机是苏联的米-12,它的最大起飞重量达105吨。
                2.按旋翼驱动方式分。有通过机械传动机械传动装置来驱动旋翼的机械驱动式直升机动通过旋翼桨尖处的喷气装置所产生的喷气反作用力来驱动旋翼的喷气式直升机。
                3.在机械驱动式直升机中,按平衡旋翼反作用扭矩的方法和旋翼数量与位置分类。
                (1)单桨带尾桨直升机,这种直升机的反作用扭矩靠尾桨推力来平衡。这种型式的优点是构造简单,操纵系统简单,成本饺低。缺点是尾部螺旋桨造成功率损失,重心定位范围窄,尾部长,尺寸大。。
                (2)共轴式双桨直升机,两个旋转方向相反的旋翼安置在一根轴上,旋翼的反作用扭矩相互平衡。共他式直升机由于机身短,外形好,因而正面阻力饺小,而且外廓尺寸也小。缺点是操纵系统及传动机构复杂,旋翼有相互干扰,方向稳定性不够。
                (3)纵列式双桨直升机,这种型式的直升机的两个旋翼分别安装在机身前后端。后面的旋翼通常高于前面旋翼的旋转平面。这种型式的优点是纵向稳定性好,重心定位范围广,重量效率高,机身有效容积大,但是传动系统复杂,平飞时诱导损失大,利用旋翼自转进行滑翔降落困难。
                (4)并列式双桨直升机,它有两个位于机身两侧并在同一平面内的旋翼,它们的转向相反。这种直升机的优点是操纵性及对纵轴和横轴的稳定性均好,两个旋翼有有利的相互影响,平飞诱导损失小,因此经济性较好,能保证乘员有舒适的条件。缺点是构造复杂,操
                纵系统复杂。
                (5)交叉式双桨直升机,这种直升机的两个旋翼位于机身两侧,但两个桨鼓之间很近。旋冀转轴向外倾斜。旋翼的旋转必须协调以免相碰。旋翼的反作用扭矩只对直升机的垂直轴平衡,但对横轴的分量则要相加,因此会产生俯仰力矩。这种型式的优点是正面阻力小,外廓尺寸个。但传动系统复杂,桨尖可能碰地,不安全,直升机的平衡复杂。这种直升机白于缺点较多,极少使用。
                (6)多桨直升机,旋翼数目超过两个的直升机统称多桨直升机。曾经设计过三桨式和四桨式的,但是旋翼越多,构造越复杂,可靠性也越差。目前已经见不到多桨直升机了。


  


           

©2004 南京航空航天大学飞机设计研究所