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直升机发展史 - 飞行原理

2015-10-06 07:38 编辑:空军世界 点击:
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核心提示: 第一节 绪论 人类的航空发展史始于十六世纪,早期观察鸟类的飞行,人类梦想着有朝一日能像鸟类一般自由自在的遨游于天空。自然地,由观察鸟类飞行所得的现像,引导着早期航空的发展。鸟类的飞行大底上可划分为三个阶段:起飞,飞行及降落;而起飞亦可分为两

第一节 绪论

人类的航空发展史始于十六世纪,早期观察鸟类的飞行,人类梦想着有朝一日能像鸟类一般自由自在的遨游于天空。自然地,由观察鸟类飞行所得的现像,引导着早期航空的发展。鸟类的飞行大底上可划分为三个阶段:起飞,飞行及降落;而起飞亦可分为两种:跑步起飞和跳跃起飞;而飞行亦可分为两种:前进飞行和空中停留。一开始,人们想利用可上下移动的翅膀靠着其运动而如鸟类般的飞行,但是此一构想除了玩具外并无法真正地让人类飞上天空。

虽然如此,人类并不因此而放弃,经过长期的努力终于在十九世纪发明了固定翼的飞行机器,此即目前大家所熟悉在运输上扮演非常重要角色的飞机。而飞机的发明虽然让人类可以飞上天空,但这只能仿真鸟类的跑步起飞以及前进飞行。对于另外的跳跃起飞及空中停留的现像却一直无法达成。但当时航空的先驱们并不因此而停止,他们晓得如果要完全的了解飞行的现像,必须解决在无前进速度下空中的停留以及在限制的环境下垂直地起飞和降落。而此方向的探讨一直持续到直升机的开发。

当时研究直升机的他们所面临的最大问题有三:(1)降低机身结构及引擎的重量,以便飞行器有足够剩余的升力可供使用;(2)抵消因主旋翼转动时所产生的扭力;和(3)飞行时如何操控。降低重量主要朝着利用较轻的材料和提高引擎的效益,亦即提高引擎所能提供的有效功率和引擎的重量比着手,前者导致铝合金的使用和最近复合材料的使用,而后者因限于早期只有往复式引擎而无法有突破性的进展,一直到后来涡轮引擎的发明才有进一步的发展。其次为克服旋翼所产生的扭力,结果导致目前所能看到的各种不同的直升机外型,如主尾旋翼、横向双主旋翼、前后主旋翼、同轴上下旋翼等。

最后对于飞行的操控则导至目前主旋翼的通用型态,包括翼插梢及翼切面集合倾角(collective pitch)和循环倾角(cyclic pitch)的控制。所谓集合倾角即同时改变所有翼片的倾角来达到不同升力的效果,此时升力垂直于旋翼旋转平面。另外旋翼循环倾角即翼片倾角随着旋转翼的转动做周期性的改变,而其功用在于旋翼的升力随着翼片旋转时的位置不同而改变,使得旋翼的旋转平面由水平往侧边倾斜,造成旋转翼之升力由垂直向上往旁倾斜,因此有水平的分量来拉直升机做水平的飞行,如果其往前倾斜,则直升机亦往前飞行。

 

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