03.05 旋翼桨叶的数量会影响直升机的性能吗?

简华义


直升机的旋翼数量一般和起飞重量有关,因此数量的多少当然会影响直升机的性能,更具体的讲,除了旋翼数量,需要考虑的还有旋翼的长度和面积,总体来说,就是旋翼的总表面积的大小。在同等的旋翼转速下,表面积越大,提供的升力就越高。

以在国内非常常见的罗宾逊R-22民用直升机,就是采用两旋翼,该机的最大起飞重量仅有621千克,旋翼旋翼的直径也只有7.67米。而世界最大的米-26T重型直升机,旋翼数量为8片,旋翼直径达到了32米,最大起飞重量则达到了56吨。

那么既然如此,直升机的旋翼数量越多,直升机就有越大的升力么?这个问题就忽略了一个此前说的一个条件——同等转速下。一般来说,旋翼越多,在旋转时旋翼表面受到的阻力越大,因此就越需要更强大的发动机,来保持一定的转速,提供足够的升力。同时,桨叶越多,每一片桨叶上承受的力量就越小,就越便于通过不同的桨叶角度,调整直升机的细节姿态,从而让直升机拥有更强的机动性和控制力。

此外,还需要考虑的一个问题就是旋翼的旋转速度越快,旋翼与空气摩擦的就越剧烈,噪音音频就越高。而旋翼数量越多,与空气的接触面就越多,在同等转速下,旋翼越多,带来的噪声响度就越高,但可以降低高频噪音的频率。因此,如果放在同样的功率条件下,旋翼多但转速稍慢直升机制造的噪音虽然响度高,但频率低,相对传播距离较短,而旋翼少但转速稍快的直升机的旋翼噪音频率高,传播的就比较远。因此,以美军的UH-60黑鹰直升机为例,普通的黑鹰直升机为4桨叶。而在刺杀本拉登的行动中,美军海豹部队采用的“沉默鹰”隐形直升机,不但对桨罩进行了修型,降低了风阻,还对桨叶的叶尖部位进行了修型,降低高频噪音的水平,更重要的是,从4片桨叶变成了5片桨叶,就是出于静音性考虑。

综上所述,直升机桨叶的数量,确实在一定程度上影响直升机的性能,根据上面的分析也可以看出为何我国的直-20通用直升机没有采用UH-60黑鹰直升机的4桨叶,而是采用5桨叶的结构。


大国鉴


会,要看一个用螺旋桨驱动的飞机它的发动机的性能,有一个很简单粗暴的方法:看螺旋桨桨叶的数量也桨叶的剖面形状。

在螺旋桨动力飞机发展的早期,发动机功率越高,螺旋桨桨叶越多。

比如20世纪20年代的很多飞机,就是双叶桨。等到30年代中期开始有三叶桨。再往后有四叶,等到战争快结束的时候搭载2200马力格里芬引擎的喷火战斗机已经是五叶螺旋桨了。

这是因为,螺旋桨的局部旋转空速不能超音速,提高功率就必然提高螺旋桨的转速,而当转速提高到一定水平之后,螺旋桨的转速就不能提高了,此时就得增加桨叶,增加桨叶就可以降低转速,总之,螺旋桨的转速是有一个上限的。

设A = B * C

其中A可以代表螺旋桨总拉力,B代表桨叶面积,C代表转速。

当C固定的时候,要提高总拉力就只能提高桨叶面积了。转速不变的情况下,桨叶越多拉力越大。当然这并不是说用同样的发动机可以依靠提高桨叶数量提高出力。因为桨叶多了,发动机功率不变的话,转速会降低啊。桨叶越多,桨叶表面积越大,阻力也越大啊。转速不变提高桨叶数量实际上也相当于增加了发动机功率。

桨叶数量越多,静音性也越好。同时也会增加结构的重量,这里指的是转轴与桨叶的连接部分。在现代飞机上,桨叶的角度是可以调整的,这被称为螺旋桨桨距,根据飞行速度,转速的不同,桨距一般由机载计算机动态调整以达到最好的飞行效率。

总之,直升机桨叶的外形,数量,大小的总体设计是一个系统性的工程,各项参数彼此矛盾又相互耦合。


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我是一名老兵,我把经验分享给大家。首先回答你第一问,体型越大的直升机,叶片数据越多吗?从某种意义上讲,可以这么说,因为浆叶的个数和直升机起吊的重量有关系,越大型的直升机,需要的载荷也大,所以桨叶也多!一般两片的只用于载人!

下面回答第二问:同等体积和用途的直升机,四片和五片桨叶,性能上有哪些差异?桨叶越少,维修保养成本越低,平稳性和机动性越低,但噪音也越大。桨叶越多,平稳性和机动性会高点,相应维修保养成本越高。相同条件下来说,增加桨叶数量带来的功率消耗比增加桨叶长度相比而言大。所以,桨尖速度(相对于空气不能超音速)允许的话,还是增加桨叶半径为好。


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旋翼桨叶数量对直升机有哪些影响?

首先,直升机的升力来自于桨叶倾角制造的叶下压力。桨叶多则升力大。但是重量也增加了,惯性阻尼和气动阻尼考验发动机的功率。不过桨叶多了可以缩短,保证同样的升力,这样结构强度要求低了,长度也短了,重量又降低了。具体分情况来说呢吧:

1,转速不变下,桨叶增多,升力就增大了。

2,同样升力要求时,桨叶增多就可以缩短桨叶,这样前行桨叶梢头线速度也就降低了,直升机速度可以增加一些,也不会导致叶梢接近音速而产生激波震荡。也就是飞行器的最大速度提高了。桨叶增多还可以降低转速,这样噪声就降低了。另外桨叶短了,起降和停放所需面积则小了哦。

直20和武直10选择五叶螺旋桨,就是这个道理。



但是桨叶也不能无限增多,因为桨叶是需要控制的,直升机的升降进退转向,都是需要精确操纵桨盘桨叶实现的,多了控制不住也不行。不同桨叶数量的旋翼,其铰接方式也是有不同选择的。
(黑鹰的4片)


银杏智库


桨叶半径,宽度,数量决定着圆形面的面积和升力。

πR^2=S

转速,半径,桨叶数,桨叶宽度,都是关乎总升力,

但是还要考虑发动机能力,


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