直升機的駕駛艙及操縱系統,和固定翼飛機相比有何異同?
我來晚了。
直升機的操縱原理,與固定翼飛機完全不同。先做個對比,以單旋翼帶尾槳直升機為例。
固定翼飛機升力以及操縱力矩來源:
前飛動力:由發動機直接噴氣或螺旋槳產生拉力。
升 力:由機翼產生。
俯仰力矩:由水平尾翼活動舵面產生。
滾轉力矩:由副翼產生。
偏轉力矩:由垂直尾翼的活動舵面產生。
直升機各種力和力矩的來源:
前飛動力:由旋翼槳盤前傾產生。
升 力:由旋翼產生。
俯仰力矩:由旋翼槳盤前後傾斜產生。
滾轉力矩:由旋翼槳盤左右傾斜產生。
偏轉力矩:由尾槳拉力大小變化產生。
結論:兩者的動力和操縱力矩產生方式完全不同。
固定翼飛機操縱力矩來自於各個可動舵面。
直升機除了偏轉力矩之外,其餘動力和操縱力矩全部來自旋翼。
這就自然導致操縱原理與操縱方式的大相徑庭。
再對比一下飛行員直接面對的操縱設備:
固定翼飛機:
右手:駕駛桿。(大型機的駕駛盤先忽略吧)
左手:油門桿。
雙腳:腳蹬。
直升機:
右手:駕駛桿(真名:周期變距桿)
左手:總距油門桿。
雙腳:腳蹬。
逐個對比:
1.駕駛桿VS周期變距桿。
他們長得樣子都是一樣的,產生的操縱效果也是一樣的,都是用來控制航空器的傾斜和俯仰狀態。
向前推桿是低頭,向後拉杆是抬頭,向左壓桿是左滾轉,向右壓桿是右滾轉。效果一樣的,可是原理不一樣。
固定翼飛機:駕駛桿的左右運動,帶動的是機翼外側的副翼,前後運動,帶動的是尾部的水平尾翼。
直升機:駕駛桿的運動,通過液壓動作筒,帶動自動傾斜器的不動環向駕駛桿運動的方向傾斜。自動傾斜器上方的動環在跟隨旋翼旋轉的同時,跟隨不動環傾斜,帶動變距拉杆運動,使所有槳葉的迎角周期性改變,產生強制揮舞,整個槳盤向駕駛桿運動的方向傾斜,產生操縱力矩。
沒有接觸過直升機原理的話可能不太好理解,只要記住駕駛桿向哪裡運動,上面的大槳盤就朝哪裡傾斜就好了。
2.油門桿VS總距油門桿。
固定翼飛機:油門,就是單純的油門,直接控制發動機的功率,決定動力的大小。
直升機:油門實際上有兩個,一個顯形的,一個隱形的。
顯形的那個,就是和固定翼飛機一樣的油門桿,一般是在駕駛室頂棚的上方,只是起動的時候用,操縱的時候就不用了。
隱形的那個,就是總距油門桿了。它的操縱方式是上提和下放。上提總距桿時,通過液壓動作筒,帶動自動傾斜器的不動環整體上升,動環跟隨上升,帶動變距拉杆運動,使所有槳葉的迎角同時增大,每片槳葉的升力都增加,導致整個旋翼的拉力增加。上提總距桿的同時,還有一根鋼索,連接到燃油調節器,增大活門開度,提升發動機功率,用來在總槳距提升導致旋翼旋轉阻力增大的同時,增加動力維持恆定的旋翼轉速。
下放總距桿的動作與前面相反。
因為它帶動的是所有槳葉的槳距,所以叫做總槳距,簡稱總距。
有一個概念需要明確一下,直升機旋翼的旋轉速度在正常工作狀態下是相對恆定的,增減功率靠的是總距的變化,不是改變轉速。
另外還有部分的機型,比如俄羅斯的米系列,會在主駕駛的總距桿上面設置一個油門環,讓飛行員對油門有更直接的控制。
3.腳蹬VS腳蹬。
固定翼飛機:腳蹬帶動的是垂直尾翼上的活動舵面,直接產生方向偏轉力矩。
直升機:腳蹬帶動的是尾槳的自動傾斜器,進而使尾槳變距,尾槳的拉力大小改變,產生偏轉操縱力矩。尾槳只有總槳距可以操縱改變,沒有周期變距。
引用幾張圖:
一看直升機的塗裝,就知道是日本畫的。不過畫的確實比國內相關的教材好得多啊。
圖片來源是下面這篇文章,搜到的,寫的很好,可以參考一下:http://jsrj320624.blog.163.com/blog/static/120414467200910943236557/?COLLCC=1068990310COLLCC=1068990307
我感覺,直升機的操縱要比固定翼飛機複雜。
就以平飛左轉彎為例吧:
飛行員向左壓駕駛桿,旋翼槳盤向左傾斜,直升機向左形成坡度,開始轉彎。由於槳盤傾斜,升力變成了向上和向左的兩個分力,向上的分力比平飛時減小,導致無法平衡重力,直升機開始下降高度。為了保持高度,上提槳距增加升力。增加升力帶來三個結果,一是向上的分力增加,可以平衡重力了;二是向左的分力增加了,直升機要繼續向左傾斜,需要向右壓桿修正;三是旋翼旋轉反扭矩增加,需要右蹬舵增加尾槳拉力平衡反扭矩。同時剛才由於向右壓桿修正,向上的分力右增加了,還需要下放槳距來修正,下放槳距又會帶來相反的三個結果,又需要周而復始開始新一輪修正......
所以,直升機的操縱複雜性是很高的,入門比較困難。
題目太大,回答的比較簡陋,各位大神輕拍。
轉載補充周期變距的示意圖:
自動傾斜器的不動環與機身連接,是不轉的;動環與槳葉連接隨槳葉旋轉。不動環可向任意方向傾斜,使得動環帶動槳葉隨之發生周期變槳。周期性的變距使旋翼輪盤產生整體傾斜的升力方向進而使機身發生前飛、側飛等機動動作。
動態圖看這裡:直升機旋翼總距與周期變距原理(ZT)
直升機極不穩定,操縱難度大,他的升力、旋轉、偏轉全靠螺旋槳與水平面呈不同角度實現。開固定翼的也得經過專業訓練才能開直升機
直升機操縱起來因為陀螺(旋翼)的定軸性,有一個操縱上的延遲,操縱起來更困難,固定翼不會。個人感覺固定翼的操縱多是大刀闊斧,直升機多是穿針引線。
美軍對直升機飛行員的要求是固定翼飛滿1000小時以上才可以改裝直升機。
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