直升機(jī)能夠升空飛行,是由旋翼提供上升的動(dòng)力。旋翼由槳轂和數(shù)片槳葉構(gòu)成,槳轂安裝在旋翼軸上,形如細(xì)長(zhǎng)機(jī)翼的槳葉則連在槳轂上。
槳葉旋轉(zhuǎn)時(shí)與周圍空氣相互作用,產(chǎn)生沿旋翼軸的拉力,如果相對(duì)氣流的方向或各片槳葉的槳距不對(duì)稱于旋翼軸,還產(chǎn)生垂直于旋翼軸的分力。
在直升機(jī)上,旋翼軸方向近于垂直,因此旋翼首先具有機(jī)翼的功能,產(chǎn)生向上的力。其次還具有類似于飛機(jī)推進(jìn)裝置的功能,產(chǎn)生向前的力。它還具有類似于飛機(jī)操縱面的功能,產(chǎn)生改變機(jī)體姿態(tài)的俯仰力矩或滾轉(zhuǎn)力矩。
一副旋翼最少有兩片槳葉,最多可達(dá)8片。旋翼直徑最小約5米,最大達(dá)35米。按槳葉與槳轂連接方式的不同,旋翼大體上分為鉸接式、無(wú)鉸式、半無(wú)鉸式和無(wú)軸承式4種。
01鉸接式旋翼
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鉸接式旋翼(又稱全鉸接式旋翼)是通過(guò)槳轂上設(shè)置揮舞鉸、擺陣鉸和變距鉸,使每片槳葉自由地進(jìn)行揮舞、擺動(dòng)和改變槳距。
典型的鉸接式槳轂鉸的布置順序(從里向外)是揮舞鉸、擺振鉸、變距鉸。鉸接式槳轂構(gòu)造復(fù)雜,維護(hù)檢修的工作量大,疲勞壽命低。
02 無(wú)鉸式旋翼
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無(wú)鉸式旋翼取消水平鉸和垂直鉸,但仍有軸向鉸。槳葉在揮舞方向和擺振方向相對(duì)于槳轂是固定的。槳葉的揮舞運(yùn)動(dòng)和擺振運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為槳葉根部(或槳轂支臂)的彎曲變形。
與鉸接式相比,它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但槳葉和槳轂的彎曲載荷較大。從70年代初開(kāi)始,由于在旋翼上應(yīng)用了疲勞強(qiáng)度較高的復(fù)合材料和鈦合金,這種型式的旋翼增多。
03 半無(wú)鉸式旋翼
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半無(wú)鉸式旋翼的特點(diǎn)是只有兩片槳葉,彼此連成整體,共用一個(gè)中心水平鉸,沒(méi)有垂直鉸(好像一個(gè)蹺蹺板,常稱蹺蹺板式旋翼),但仍有軸向鉸。這種型式旋翼的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單,但操縱性較差。
04 無(wú)軸承式旋翼
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無(wú)軸承式旋翼不僅沒(méi)有水平鉸和垂直鉸,連軸向鉸也被取消。槳葉的變距運(yùn)動(dòng)靠槳葉根部(或槳轂支臂)的扭轉(zhuǎn)變形來(lái)實(shí)現(xiàn)。
它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但要求槳葉根部的材料既有很高的彎曲強(qiáng)度和剛度,又有很低的扭轉(zhuǎn)剛度。70年代以來(lái),在采用先進(jìn)復(fù)合材料槳葉基礎(chǔ)上,無(wú)軸承式旋翼的研究已有一定進(jìn)展,但仍處于試驗(yàn)階段。
以上4種型式的旋翼是典型的分類,實(shí)用中還有許多中間型式,如法國(guó)"海豚"直升機(jī)的星型柔性旋翼,就是一種介乎鉸接式與無(wú)鉸式之間的型式,即所謂有彈性約束的鉸接式旋翼。
原文標(biāo)題:直升機(jī)能飛起來(lái),全靠這個(gè)復(fù)雜機(jī)構(gòu)!
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