直升機(jī)幾種典型的飛行狀態(tài)

一、垂直飛行

1、垂直飛行時(shí)的受力分析

在槳葉速度保持不變時(shí)，增加槳葉迎角(槳距)會(huì)產(chǎn)生額外的垂直升力和拉力，因此直升機(jī)會(huì)上升。減小槳距會(huì)導(dǎo)致直升機(jī)下降。在無(wú)風(fēng)條件下，升力和拉力都小于重力和阻力時(shí)，直升機(jī)會(huì)垂直下降。如果升力和拉力大于重力和阻力時(shí)，直升機(jī)垂直上升。

為使直升機(jī)垂直上升，必須要產(chǎn)生更多的升力和拉力以克服重力和阻力。

二、前飛

1、前飛時(shí)的受力分析

前飛中，旋翼槳尖軌跡面向前傾斜，旋翼拉力可分解為垂直向上的升力和水平作用在飛行方向上的推力。除了升力和推力，還有重力(向下的作用力)和阻力(向后的作用力或阻滯力和風(fēng)阻力)。

2、過(guò)渡升力

過(guò)渡升力是與流經(jīng)旋翼的水平方向氣流一起出現(xiàn)的。在空速達(dá)到約 16 至 24 節(jié)時(shí)，這種增加的氣流會(huì)很顯著。當(dāng)直升機(jī)加速通過(guò)這個(gè)速度時(shí)，旋翼移出自己產(chǎn)生的渦流，進(jìn)入相對(duì)平穩(wěn)的氣流。氣流也變得更為水平，從而減小了誘導(dǎo)氣流和阻力，并且迎角和升力也有相應(yīng)的增加。在這個(gè)速度上可用的額外升力被稱(chēng)為“有效的過(guò)渡升力”(ETL)。

3、升力不對(duì)稱(chēng)

當(dāng)直升機(jī)在空氣中移動(dòng)時(shí)，流經(jīng)主旋翼槳盤(pán)的相對(duì)氣流在前行一側(cè)和后行一側(cè)是不同的。前行槳葉遇到的相對(duì)氣流因直升機(jī)的前飛速度而增加，作用在后行槳葉上的相對(duì)氣流則因直升機(jī)的前飛速度而減弱。因此，相對(duì)氣流速度造成槳盤(pán)的前行槳葉一側(cè)產(chǎn)生的升力大于后行槳葉一側(cè)，這種情況定義為升力不對(duì)稱(chēng)。

實(shí)際上，主旋翼槳葉能夠自動(dòng)揮舞和變距使槳盤(pán)的升力平衡。槳葉揮舞與作用在后行槳葉上的較慢相對(duì)氣流共同作用，通常會(huì)限制直升機(jī)的最大前飛速度。在大前飛速度下，由于大迎角和較慢的相對(duì)氣流速度，后行槳葉會(huì)失速。這種情況稱(chēng)為后行槳葉失速，失速時(shí)，機(jī)頭上仰、振動(dòng)并帶有滾轉(zhuǎn)趨勢(shì)-對(duì)旋翼系統(tǒng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的直升機(jī)而言，通常向左滾轉(zhuǎn)。

三、側(cè)飛

1、側(cè)飛時(shí)的受力

側(cè)飛時(shí)，槳尖軌跡面向所需飛行方向傾斜。拉力傾斜，即升力-推力總矢量側(cè)向傾斜。

這種情況下，垂直分量或升力仍豎直向上，重力豎直向下，但水平分量或推力此時(shí)為側(cè)向，并伴有反方向的阻力。

四、倒飛

1、倒飛時(shí)的受力

倒飛時(shí)，槳尖軌跡面向后傾斜，拉力向后傾斜，即旋翼升力-推力矢量向后傾斜。此時(shí)，阻力向前，升力豎直向上，重力豎直向下。

五、轉(zhuǎn)彎

1、轉(zhuǎn)彎時(shí)的受力

前飛時(shí)槳盤(pán)向前傾，槳盤(pán)的總升力-推力也向前傾。直升機(jī)帶坡度時(shí)，槳盤(pán)側(cè)向傾斜，導(dǎo)致升力分為兩個(gè)分量。升力垂直向上并與重力方向相反的分量稱(chēng)為升力的垂直分量。水平方向與慣性力(離心力)方向相反的稱(chēng)為升力的水平分量(向心力)。

坡度增加時(shí)，總升力向水平方向更加傾斜，導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎速率增加，因?yàn)樯Φ乃椒至吭黾印Ｓ捎诳偵λ椒较蛏显龃?，所以升力在垂直方向上的作用?huì)減弱。為了補(bǔ)償升力垂直分量的減小，旋翼槳葉的迎角必須要增加，以保持高度。坡度越大，保持高度所需的旋翼槳葉迎角也就越大。因此，隨著坡度和迎角的增加，總升力增加，轉(zhuǎn)彎速率增加。

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