螺旋槳前傾後搖,卻依舊轉動自如,它與直升機機身如何相連?
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02-21
在常識認知中,我們已經知道,直升機主要通過調準主旋翼的傾斜角度和機身的角度來實現各種機動動作。在這個過程中,旋翼在其自身軸向,旋轉平面方向和旋轉平面法向都會有相當劇烈的交變載荷。為此,直升機槳葉和機體之間的連接,是必須要克服這些不利因素的。一般地,旋翼都通過槳轂與旋翼軸相連,為此槳轂實際上承受著整個飛機在機動時所有的載荷。連接槳轂和旋翼的形式,是比較多樣的。不過,不論以怎樣的形式相連,總是要求能夠承受這些載荷,後來還加上槳距可調的要求。
以最為典型的鉸接式旋翼為例:它以自身建立三維直角坐標系之後,在三個方向上均設置了鉸鏈,這樣除可以有效地避免在任一方向上:即滾轉力矩和哥氏力帶來的交變載荷在翼根集中,導致其最終疲勞斷裂,之外,還能通過軸向鉸調節槳葉的角度,從而獲得更大/小的拉力。
依據直升機性能要求和葉片數量的不同,也有其它的槳葉連接形式:比如在雙槳葉的情況下,直升機就可以使用較簡單的「蹺蹺板」式布局(最典型的例子是美軍在越戰中大量投入的UH-1),這種布局取消了單獨設置的水平和垂直鉸鏈,所以極大簡化了設計,不過在遭遇對機動性要求很高的情況時,局限性會比較明顯。
除此之外,也有並不簡化功能,而是通過材料技術的發展而強行把結構簡化下來的布局,也就是說前述原本作用在槳葉上的各種交變載荷不再通過鉸鏈來避免,全靠材料自己的彎曲和扭轉來應對,為此雖然這種設計能夠把旋翼的結構壓縮到當前最簡的模式,最終還是因為材料上實現難度很大而暫時沒有得到推廣。


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