[科普中國(guó)]-飛機(jī)尾巴上的“風(fēng)扇”：高速旋轉(zhuǎn)的陀螺

如果把每片旋翼產(chǎn)生的阻力加在一起，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力矩。所以，當(dāng)機(jī)身逆時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，直升機(jī)的主旋翼就在順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)。為了克服這種轉(zhuǎn)動(dòng)，保證直升機(jī)機(jī)身不轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)尾槳的推力產(chǎn)生順時(shí)針的力矩來(lái)抵消旋翼的反扭力矩，就是在直升機(jī)尾部加裝“風(fēng)扇”尾槳。

直升飛機(jī)的尾巴上為什么要裝一個(gè)“風(fēng)扇”

當(dāng)單旋翼直升機(jī)飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)帶動(dòng)旋翼向一個(gè)方向高速旋轉(zhuǎn)。旋翼由于“角動(dòng)量守恒”的原理，向一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)向反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直升機(jī)機(jī)身帶動(dòng)向相反方向旋轉(zhuǎn)。就好比兩腳離地坐在可以轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)椅上，當(dāng)上半身朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，下半身會(huì)帶著椅子向另一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。直升機(jī)的旋翼不但能產(chǎn)生升力，同時(shí)也產(chǎn)生阻力。如果把每片旋翼產(chǎn)生的阻力加在一起，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力矩。所以，當(dāng)機(jī)身逆時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，直升機(jī)的主旋翼就在順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)。

為了克服這種轉(zhuǎn)動(dòng)，保證直升機(jī)機(jī)身不轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)尾槳的推力產(chǎn)生順時(shí)針的力矩來(lái)抵消旋翼的反扭力矩，就是在直升機(jī)尾部加裝“風(fēng)扇”尾槳。另一類方法以抵消單旋翼的反扭力矩，是在直升機(jī)上安裝兩套大小相等、旋轉(zhuǎn)方向相反的旋翼。直升機(jī)有不同的布局形式，根據(jù)兩套旋翼在直升機(jī)上安裝位置的不同。典型的構(gòu)型有：共軸雙旋翼，如俄羅斯的直升機(jī)卡-50、卡-31等，就兩套旋翼同軸上下層布置；串列雙旋翼，如美國(guó)的CH-47“支努干”直升機(jī)，即兩套旋翼前后布置；并列雙旋翼，如俄羅斯的米-12直升機(jī)即兩套旋翼左右布置；交叉雙旋翼，如美國(guó)的只-43直升機(jī)，即兩套旋翼交叉布置。

有的直升機(jī)，靠發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣直接推動(dòng)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)，把發(fā)動(dòng)機(jī)裝在旋翼的末端，或者往外吹壓縮空氣，在翼尖上裝一個(gè)噴嘴。這樣，旋翼與機(jī)身間沒(méi)有水平面上方向相反的扭矩，只有上下方向的提拉作用，不需要尾槳也能穩(wěn)定地飛行。

與眾不同的ch-47支努干直升機(jī)

直升飛機(jī)飛行員為什么要用腳蹬來(lái)控制轉(zhuǎn)向

如果在野外自救，發(fā)現(xiàn)一架直升機(jī)，當(dāng)時(shí)只有你一個(gè)人，恰好飛機(jī)上只需要一個(gè)駕駛員，你會(huì)駕駛嗎？

有一個(gè)控制桿，也叫總距控制桿（簡(jiǎn)稱，總距桿），在你左手邊。直升機(jī)旋翼的迎角就受它控制，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)上升或下降。有一個(gè)周期變距操縱桿（簡(jiǎn)稱駕駛桿）在你兩腿之間。直升機(jī)的周期變距受它控制，控制直升機(jī)向前后或左右運(yùn)動(dòng)，讓直升機(jī)的旋翼向前后或左右偏轉(zhuǎn)。那么，怎么控制直升機(jī)的機(jī)頭向右向左轉(zhuǎn)向呢？可以通過(guò)控制尾槳進(jìn)行。在你的腳下，有兩塊踏板（腳蹬），可以把尾槳的槳距變小或變大，通過(guò)改變槳葉的迎角實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致直升機(jī)尾槳的推力變小或變大，直升機(jī)繞著旋翼的旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)頭也就相應(yīng)地向左或向又轉(zhuǎn)動(dòng)了。你試試可以開(kāi)走飛機(jī)，實(shí)現(xiàn)自救了嗎？

我們看到的直升機(jī)駕駛員，總是一手握駕駛桿，一手握住總距桿，兩只腳，還要分別踩住兩個(gè)腳蹬，和開(kāi)裝載機(jī)一樣啊，如果沒(méi)有足夠的反應(yīng)能力，還真不行呢。

直升機(jī)腳蹬帶動(dòng)的是尾漿的自動(dòng)傾斜器

直升飛機(jī)為什么飛不快

當(dāng)直升機(jī)向前飛行時(shí)，有一定的相對(duì)速度與空氣。當(dāng)這個(gè)速度多了疊加到，直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)速度上，向前揮的槳葉變快，而向后揮的槳葉就會(huì)變慢。當(dāng)直升機(jī)水平前飛速度到達(dá)一定值時(shí)，相對(duì)空氣的速度過(guò)高，后行槳葉相對(duì)空氣的速度過(guò)低，槳葉表面的氣流會(huì)發(fā)生分離，導(dǎo)致槳葉失速，升力劇減。前行槳葉會(huì)因局部超聲速而產(chǎn)生激波，氣動(dòng)阻力會(huì)大增。

這兩種均會(huì)造成直升機(jī)飛行狀態(tài)的不穩(wěn)定，直升機(jī)的前飛速度受到影響，受到一定的限制。理論上，直升機(jī)的極限前飛速度是槳尖的線速度，只有槳尖線速度超過(guò)前飛速度才能產(chǎn)生托起直升機(jī)的升力。直升機(jī)極限速度理論上傳統(tǒng)布局只有420千米/時(shí)。實(shí)際情況下，前面所述原因的限制直升機(jī)極限前飛速度并不很嚴(yán)重。只要通過(guò)適當(dāng)改進(jìn)旋翼的設(shè)計(jì)，能提高前飛速度。

例如，翼尖采用復(fù)雜的后掠角設(shè)計(jì)英國(guó)“山貓”直升機(jī)旋翼，槳葉的厚度也從翼根到翼尖逐漸變薄?？梢杂行а舆t前行槳葉激波的產(chǎn)生，這樣的設(shè)計(jì)，與薄翼型和大后掠角的超聲速固定翼飛機(jī)機(jī)翼類似。

多用途山貓直升機(jī)

直升飛機(jī)飛行時(shí)為什么不收起落架

在飛行的過(guò)程中固定翼飛機(jī)的起落架往往是收起的，但直升機(jī)的起落架都固定在機(jī)身下，想收起來(lái)，根本就不可能。直升機(jī)的起落架為什么不采用收放式的呢？這是因?yàn)轱w行速度比較低的直升機(jī)，外露的起落架產(chǎn)生的不會(huì)產(chǎn)生太大的氣動(dòng)阻力。這樣，大多數(shù)的直升機(jī)都采用了簡(jiǎn)化起落架結(jié)構(gòu)，減輕重量的固定式起落裝置，既可以節(jié)省寶貴的機(jī)上空間，降低了維護(hù)保養(yǎng)的工作量，同時(shí)提高了起落架的可靠性。

另外，直升機(jī)的抗墜毀性，也因?yàn)楣潭ㄊ狡鹇浼芙档土孙L(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)飛機(jī)或直升機(jī)發(fā)生墜機(jī)事故撞擊地面時(shí)，抗墜毀性，可以最大限度的保證機(jī)上設(shè)備完好率和人員生存率。由于直升機(jī)的飛行高度低，飛行速度慢，采用固定翼飛機(jī)的逃生方式很難，抗墜毀性就顯得特別重要。固定式起落架與可收放式起落架相比，在衰減與吸收撞擊能量方面具備相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。

直升機(jī)的飛行速度隨著第二代渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)世，得以提高，最大型號(hào)的飛行速度超過(guò)350千米/時(shí)。這么高的速度飛行時(shí)，起落架的阻力就引起了重視。所以，部分先進(jìn)的直升機(jī)如直9、AW-139、EH101、S-76C、卡-50 等采用了可收放式起落架設(shè)計(jì)。

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