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陕柴MAN曼机-螺旋桨与旋翼的区别,看完你就知道了螺旋轻型飞机桨怎么用

来源:应急救援装备网  作者:蓝品汇优采云   2024-04-30 阅读:110

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螺旋桨和转子之间的区别就像蝌蚪和青蛙之间的区别。 它们本质上是一样的东西,但是由于使用环境和尺寸的不同而存在很多差异。 如果把范围再扩大一点,即使是大型风车也可以归入同一类。

轻型飞机螺旋桨

风车:? ? ?为什么还和我有关系?

本质上,螺旋桨和转子都是通过旋转产生力的部件。 但由于螺旋桨常用于固定翼飞机,而旋翼常用于直升机和四轴飞行器,因此它们侧重点不同,最终发展也不同。 转子和螺旋桨之间有两个主要区别:

流入速度是指垂直于螺旋桨旋转平面的流入流速。 对于固定翼飞机的螺旋桨来说,流入速度就是飞机飞行的速度,范围为0~700km/h。 此时的螺旋桨拉力也称为动拉力。 对于直升机和四旋翼飞行器来说,由于此类飞机的飞行方向基本在螺旋桨旋转平面内,并且向前飞行速度不高,因此流入速度很小,接近于0。此时的螺旋桨拉力也称为静拉力。 后面会详细提到,同一螺旋桨的静拉力远大于动拉力。

固定翼飞机本身飞行速度很快,螺旋桨尖端的旋转线速度也很快,而且半径越大,旋转线速度越快。 在螺旋桨的尖端,这两种速度叠加,每分钟都打破音速。 但螺旋桨叶尖超音速会带来很大的旋转阻力和噪音,所以固定翼飞机的螺旋桨直径一般是根据非超音速时螺旋桨叶尖的长度来设计的,不能太长。 如果推力实在不够,就增加桨叶数量,然后加一台发动机,或者每台发动机安装两个螺旋桨。 。 。

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安70:啊? 谁在谈论我?

如上所述,固定翼飞机的螺旋桨不能做得很长。 一般固定翼飞机的螺旋桨直径在5米左右(运输机C130为4.6米,战斗机P47为3.65米)。 直升机的旋翼尺寸非常大。 轻型罗宾逊R-22达到了7.67米,Z-8为18.9米,Mi-26达到了32米。

轻型飞机螺旋桨

看看Mi-26的旋翼有多大。 挖掘机在它面前看起来就像一个玩具。

过长的尺寸导致直升机的旋翼变得灵活。 因此,直升机在飞行时需要考虑旋翼的扭转、俯仰变化、扑动和振荡等情况。 其复杂程度和难度远远大于固定翼飞机的螺旋桨。

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该图非常好,涵盖了直升机旋翼的基本运动:可变集体俯仰、俯仰和横滚控制。

继续以上图为例,从俯视图看,转子逆时针旋转。 当直升机向前飞行时轻型飞机螺旋桨,右半圆旋翼与气流的合速度将大于左半圆的合速度轻型飞机螺旋桨,因此右半圆的升力高于左半圆的升力。 在半圆内,同一转子向左半圆转动时处于低位。 当它转到右半圆时,由于升力的增加而升到很高的位置。 该转子的高度周期性变化。 转子的这种上下运动称为扑动。 通过摆动铰链船舶配件,让旋翼有一定的扑动空间,可以减弱扑动的负面影响,但这种扑动运动带来了新的问题。 当旋翼向上扑动时,其重心更靠近旋转轴线,从而导致整个旋翼旋转得更快。 当它回到原来的位置时,重心距离旋转轴更远,这导致整个转子旋转得更慢。 最终的表现是转子在旋转切线方向上的前后变形和位移,称为摇摆。 一般会加大摆铰,使其具有一定的摆动幅度。

由于体积小、刚度足够,固定翼螺旋桨往往配备变桨距机构,以适应不同的飞行速度。 目前市面上的四轴飞行器的旋翼应该算是结构最简单的了。

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固定翼飞机的螺旋桨刚性好,结构简单。

广义螺旋桨的详细分类

简化的螺旋桨横截面分析,无需考虑下洗效应

如上图所示,截面处的流入速度V和旋转线速度2nr\pi决定了气流的组合方向(此处不考虑气流下洗带来的微小影响)。 确定当前截面的安装角度(或节距)。 如果是这样,就可以得到截面的攻角α,进而可以计算出截面产生的拉力和旋转阻力。 因此,对于定距螺旋桨来说,流入速度和旋转线速度决定了螺旋桨的工作状态。 流入速度与旋转线速度之比称为前进比\

\=\frac{V_{0}}{2nr\pi}

显然,当旋转线速度相同时,流入速度越大,提前比越大。

下图为各螺旋桨参数随前进比的变化。 该图还可用于对不同类型的螺旋桨进行分类。

轻型飞机螺旋桨

螺旋桨特性图

图中,横轴\为前进比船用物资,纵三个轴分别为\eta,为输出效率,C_{f},为拉力系数,C_{p},为功率系数。

以下讨论基于恒速定距螺旋桨:

当螺旋桨工作在前进比A时,流入速度为0,直升机和四轴飞行器的旋翼大多在此工作。 此时,螺旋桨拉力达到最大值。 此后,随着流入速度的增加,拉力将继续减小。 当螺旋桨工作在B前进比时。 此时螺旋桨输出效率最高,并且有合适的流入速度。 固定翼飞机的螺旋桨在该点附近运行。 如果飞机因速度变化而偏离B点,可以改变桨距和转速,以保持高效输出。 当螺旋桨以C前进比工作时。 螺旋桨既不产生拉力也不产生阻力。 滑翔机此时可以设置螺旋桨工作,依靠自身的空气动力进行滑行。 当螺旋桨在C~D范围内向前移动时,起作用。 此时C_{f}为负值,螺旋桨产生阻力,但C_{p}为正值,因此发动机还需要提供动力来驱动螺旋桨旋转。 该状态可用于缩短着陆滑跑距离、飞机俯冲等,当螺旋桨工作在D点且前进比较大时。 此时,C_{p}为0或负值,这意味着螺旋桨旋转的动力不是来自发动机,而是由气流吹动,甚至可以使发动机反向转动。 常见的风车、风力发电机都处于这种状态。 对于飞机来说,这种状态对于测量发动机停止后螺旋桨造成的阻力也非常重要。

可以看出,每个螺旋桨都有自己的工作范围。 直升机旋翼可以产生40吨的拉力,但安装在固定翼机头上无法在飞行时产生这么大的拉力,因为静拉力远大于动拉力,而且流入的拉力也很大。速度越高,拉力越小。 当然,这里就不得不说一下V-22“鱼鹰”。 它为螺旋桨设计了较宽的工作范围,使其在垂直起降和固定翼模式飞行时能够获得更好的性能(但肯定不如专业的)。 为同型号设计的螺旋桨)

轻型飞机螺旋桨

我从来没有在这种吨位的直升机上见过这么小的旋翼。

轻型飞机螺旋桨

我从来没有在这种吨位的固定翼飞机上见过这么大的螺旋桨。

“鱼鹰”可以通过倾斜旋翼在直升机模式和固定翼模式之间转换。 该解决方案填补了直升机和固定翼模式之间的空白。 在军事运输领域,很少有直升机比鱼鹰飞得更快,装备也比鱼鹰更多。 也很少有像鱼鹰这样能够短距离/垂直起降的固定翼运输机。 其螺旋桨设计和螺旋桨工作状态控制显然是其重点之一,这也说明螺旋桨和旋翼在特殊设计下也可以进行转换,两者没有本质区别。

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