直升机怎样算尾翼的气动来抵消反扭矩?

用户61431949

相信大家都清楚牛顿力学,在牛顿第三定律中可得知“相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上”。喷气式飞机正是得益于此,通过使用向后高速喷射的反冲作用使飞机向前飞行从而飞机获得推力。但是,这个定律可是对直升机设计时造成了巨大的麻烦,因为当直升机驱动旋翼旋转时,同样的也会产生一个反作用力矩。如果没有其他措施抵消这一个力矩,直升机就会进入自旋状态。

上图为直升机受力分析

为此,相关科研人员想出了很多控制反作用力矩的方法。比如通过设计特定的直升机旋翼布局,按照左右并排、前后纵列和上下共轴等等来抵消相互的反作用力矩。但是最简单和常见的,还是采用尾桨。

上图为常见的几种抵消反作用力的布局设计

按照题目所问的,直接举个例子。比如,主旋翼顺时针转,对机身就产生逆时针方向的反扭力,尾桨就必须或推或拉,产生顺时针方向的推力,以抵消主旋翼的反扭力。因此,并不是像题目中所说的那样尾桨旋转4.5圈就行,而是要看在一定转速下能够产生多大的反扭力,从而能够抵消直升机自旋的力矩,这个才是尾桨的核心和作用。

首先大家都知道尾桨是用来维护直升机的偏航力矩,所以我们要求解的就是航向平衡。

其次,平衡条件有两个:(1)作用力平衡(2)力矩平衡

上图为直升机航向平衡受力分析

而在本文中,力矩平衡是最为关键的。

故可以得到下图中(12-9)的结论公式


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