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短机翼能为直升机提供额外升力但为何很少见?-黄金城vip娱乐官网

发布时间:2020-10-12 20:23:02来源:黄金城vip娱乐官网_ vip667722黄金城编辑:黄金城vip娱乐官网_ vip667722黄金城阅读: 当前位置:首页 > 未解之谜 > 手机阅读

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vip667722黄金城-米-6的老故事——一副较短机翼解决问题所有问题苏联时代米里设计局的直升机在非常宽的一段时间内都代表着苏联直升机设计的最低水平,特别是在是其经典的重型直升机设计,堪称走在了世界直升机工业世界的前茅。上世纪50年代初,米里设计局启动米-6重型直升机项目,开始构想新机型的初期设计方案。在当时,苏联国内外的航空专家普遍认为,新型直升机切勿要使用两副主旋翼的设计布局思路,其中大部分指出这种吨位的重型直升机必需要是一架横列式双旋翼直升机,也有小部分专家指出横列式双旋翼直升机更佳。对于前者来说,美国早已有了类似于的设计,而后者则可以从固定翼飞机的基础上发展[笔者录:就是非常简单蛮横在固定翼运输机两侧机翼翼尖部位分别安装大型旋翼,卡莫夫的大型直升机卡-22和米里的超大型直升机米-12都是这种布局▲堪称史上仅次于的直升机米-12(MilV-12),其仅次于降落重量超强百吨(图为模型对比)之所以这些专家们都会考虑到使用双旋翼的设计是因为当时的旋翼桨叶生产工艺的水平还不是很高,如果依然使用单旋翼带上尾桨的设计布局,那么米-6直升机的主旋翼桨叶展长势必会多达当时苏联所能生产出有所有直升机桨叶,这不会大大增加米-6的项目计划的风险。

不过米里设计局雄心勃勃的设计师们并没被不得而知的艰难所想到,他们坚决使用单旋翼带上尾桨这种米里设计局最擅长于的直升机构型来打造出新一代重型直升机,其旋翼直升机多达了30米,刷新了当时直升机旋翼尺寸的世界纪录。凭借米里设计局天才设计师们的巧思妙想和由帕维尔·索洛维耶夫为该机专门打造出的涡轮发动机,一份极致的米-6直升机设计方案总算是揭晓了。▲米-6重型直升机安装辅助机翼前后对比不过迅速问题又来了——在米-6项目前进过程中,苏联武装部门通过几次评估指出该机的阻抗能力还过于,必需要提升50%以上,这就必要造成了直升机尺寸的大幅度减少,此外,有关方面还明确提出了一个更高的拒绝:米-6直升机的飞行中时速必须多达300公里。

这对于当时的直升机设计而言,意味著是十分苛刻的拒绝了。但是米里设计局的设计师们并没沮丧,他们弘扬了一贯的迎难而上的攻坚精神,突破性的明确提出了复合式布局的米-6直升机方案,其中最重要的改良措施就是在该机机身两侧安装了一套较短机翼组件。较短机翼的重新加入,不仅解决问题了苏联有关方面所明确提出的有效载荷能力提高的拒绝,顺带也使得该机的仅次于飞行速度提高到了300公里/时,沦为了苏联第一种确实简单、高效的重型运输直升机。

那么,为什么看上去一副很非常简单的辅助机翼的安装就需要带给这么大的益处呢?既然有这么大的益处,为什么如今的直升机很少闻有这种辅助机翼的设计呢?这正是本文即将辩论的重点主题,如果你想要告诉这个问题的答案,那么——请求看正文。直升机的辅助机翼是什么?所谓直升机的辅助机翼就是在直升机机身两侧安装类似于固定翼飞机的机翼一样的辅助升力组件,这种机翼可以是两侧较短机翼、两侧宽机翼、前置鸭翼、甚至还可以是单一侧的机翼(继续仅有不存在于概念设计中)。▲米-6直升机和贝尔360直升机辅助机翼方位对比这些辅助机翼的加装方位也大有差异,有的装有的较为低,比如说米-6直升机就和发动机的加装高度差不多;有的装有的较为较低,比如说贝尔直升机公司为美国陆军打造出的未来反击侦查直升机360(下全称贝尔360),其辅助机翼的方位就和常规武装直升机的武器机腹加装高度差不多,较为附近机身底部;有的则是弯曲的,比如说空客直升机公司的X3(读成X立方)复合式直升机,其短机翼虽然加装方位较为低,超过了发动机高度,但是却有个下反角,弯曲伸展了下方;还有的则是双层机翼,还是空客直升机公司的,X3直升机的下一代RACER直升机,其辅助机翼就是由双层包含的,上层从上到下弯曲,下层从下到上弯曲,两者交汇于辅助发动机螺旋桨的发动机短舱处。

▲直升机辅助机翼加装方位强弱示意图如果仔细观察的话,细心的你就能找到,米-6重型直升机的机翼是没副翼的,这也就意味著,该机的短机翼仅仅只是一个升力面,而不是一个操控面,飞行员是无法通过操控该辅助机翼来构建升力变化的,其升力大小和方向仅有和飞行中状态有关。比如说一下,如果高速飞行中过程中来一阵突风的话,机翼取得的升力增量小于旋翼,非常简单来说,直升机上就不会构成一个转动力矩,如果辅助机翼的加装方位和旋翼越大,与整机焦点间隔越大,构成的力矩就不会越大,对于直升机的平稳飞行中就就越有利,这就是为什么米-6直升机的辅助机翼加装方位较为低,相似旋翼,且布置在附近焦点的垂直线方位上。相比之下,轻盈的贝尔360直升机其辅助机翼方位就较为较低,而且按照如今的直升机辅助机翼发展趋势,该机翼认同是不会设计副翼的,一方面,现在电传操控飞行中控制系统技术的成熟期使得这些额外的操控面可以通过一定的控制率来构建全自动化操控,另一方面,电传操控技术也修改了直升机的机械传动系统,新增一个操控面也不至于担忧机械系统复杂度减少过于多或者空机重量减少过于多。

新增副翼之后,无论是面临突风等不平稳情况还是继续执行大机动动作等战术飞行中任务,辅助机翼都能沦为复合式直升机的众多助益。▲空客公司的X3直升机和RACER直升机辅助机翼设计对比那么空客直升机的X3复合式高速直升机弯曲辅助机翼是是什么设计考虑到呢?其原因有可能有几点,其一就是弯曲机翼比起弯曲机翼而言可以设计得更长一些,因此机翼的展弦比可以设计的更高,其升力性能不会有所提高;其二就是向下倾斜的机翼对主旋翼下洗流的受阻起到较为小,可能会在或许上减少辅助机翼对滑翔效率的副作用影响。至于之后的RACER复合式直升机上下双层机翼主要考虑到的内容就牵涉到到了结构强度、可靠性、安全性等方面,某种程度只是从气动方面来考虑到了。

直升机为什么要安装辅助机翼?直升机之所以要安装辅助机翼,只不过从本质上来说就是因为旋翼系统本身不存在高速飞行中的容许:后行桨叶襟翼边界、前进桨叶气动压缩性问题(阻力收敛)、振动问题。辅助机翼的经常出现就是为了扫除这些容许,那么,其中的显然机理是什么呢?我再行大约讲解一下直升机的前进桨叶和后行桨叶的概念,在谈这个概念之前,我再行解释一下,在本文中,直升机桨叶的旋翼转动方向配置文件是“右旋”,也就是说,假如你从直升机上方俯瞰直升机的话,你不会找到其桨叶是按照逆时针方向转动的。▲右旋直升机的前进外侧和后行外侧现在假设你从正在前飞的直升机的后方朝着直升机飞行中方向仔细观察直升机,那么你的右手外侧,也就是直升机桨叶波浪转动的一侧,就被称作前进外侧;而你的左手外侧,也就是直升机桨叶顺风转动的一侧,就被称作后行外侧。这么一说道,你有可能迅速就认识到,逆风并转和顺风并转,起到在直升机桨叶上的气流方向是不一样的,这在直升机旋翼系统中,就被称作“旋翼气流的不对称性”。

很直观的解读,假设你在大风中迎着风跑完(你跑完的速度没有风速慢),你不会实在迎面而来吹向的气流十分强劲(对应气流速度快),假如你顺着风跑完,你不会实在气流消退了(对应气流速度慢),而且,由于你的速度没风速慢,起到在你身上的合速度就变为了从背后刮起向身前。对直升机桨叶来说某种程度如此,逆风的前进外侧,桨叶气流速度不会远大于顺风的后行外侧,更加令人烦恼的是,直升机后行外侧附近桨根区域,由于转动线速度较为小,高于风速,那么气流的合速度就变为了从桨叶翼型的后缘刮起向前缘,这不会造成这个区域内(叫作鼓吹流区),桨叶无法产生升力或者产生了负升力,这就叫后讫外侧襟翼。

▲直升机前飞来气流产于和反流区示意图随着飞行速度的减少,旋翼扭矩是恒定的,来流风速却变小了,后行外侧这个鼓吹流区范围就不会变小,当这个鼓吹流区范围更加大之后,后行侧能产生升力的部分更加小,直到抵达了将要无法符合直升机总升力的飞行速度边界,这个前飞来速度就是后行外侧襟翼边界。当然,有时候振动问题不会比后讫外侧襟翼边界早于一步到来——直升机周期性转动过程中,途径后行侧反流区的时候,升力急遽变化,这大大减轻了桨叶的周期力变化幅度,从而造成桨叶的振动幅度增大,并传送到机身上,一旦这个振动水平过低,将不会必要造成直升机的操纵性大幅度减少,使得飞行员无法进一步提高速度。

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▲桨叶剖面翼型前进外侧和后行外侧气流方向示意图前进外侧的气动压缩性问题就很好解读了,我们告诉高速飞行中的仅次于问题就是气动阻力问题,低马赫数下,激波阻力就不会经常出现(没有听过专业词汇,音障认同听过,类似于的概念),前进桨叶桨钝区域的气流速度是旋翼扭矩和来东流速度的变换,很更容易超过低亚音速,从而面对激波阻力收敛的问题,阻力的急遽减小一方面造成了只用功率的平缓减少,同时也不会浸润振动问题,造成飞行速度无法更进一步提高。一口气写出到这里,总算是再行把直升机速度上不去几个最重要原因讲清楚了,现在考虑一下怎么样才能解决问题这些问题?直升机要高速飞行中,其来东流速度认同是不有可能减少的,那么就不能减少旋翼的转动速度了,旋翼的转动速度减少了之后,它所能获取的升力必定也不会减少,那怎么办?当然就是安装辅助升力装置了。辅助机翼,就是最低廉好用、结构非常简单又可信的辅助升力装置,而且这种装置在航空器中非常少见,成熟度也很高,应用于一起十分便利。

▲贝尔533直升机,加装了辅助机翼和喷气发动机通过由辅助机翼来分担一部分升力,直升机主旋翼的拉力就需要减少一部分了(一般称作拉力修理),这样主旋翼的扭矩就需要减少下来,前进外侧的阻力收敛问题大自然就没了,而后讫的反流区虽然不会在一定程度上显得更大,但是由于后行外侧必须获取的升力也变大了,所以鼓吹流区就算不断扩大也会带给相当严重的问题,除此之外,由于总体拉力的变大,主旋翼的周期振动载荷问题也不会获得减轻,直升机的振动收敛边界也获得了延后,总而言之,小小的一套辅助机翼系统,必要解决问题了直升机前飞来速度理论容许的一个大麻烦,并且,机翼和旋翼有所不同,对于正处于合理迎角范围内的机翼,来流速度越高,其所能获取的升力数值越大。凭此两点,米里设计局通过给米-6安装较短机翼乘势解决问题了有效载荷严重不足和前飞速童年较低的问题,效果很好。直升机的辅助机翼要怎么设计?直升机辅助机翼的设计受到多个因素的制约,其中最明显的就是直升机的重量性能、滑翔效率、短距离性能以及一个少见却被迫提到的问题:直升机的尺寸。

重量性能是最差解读的,无论是哪种航空器,其空机重量占到到仅次于降落重量的比值就越较低,解释其阻抗能力越高,重量性能就越好,所能装载的任务装备就越少,应用领域范围越大甚广。直升机某种程度如此,一副额外的短机翼/宽机翼或者其他辅助机翼都会减少全机的空机重量,对于大多数不执着高速能力、发动机能用功率充足的直升机来说,减少一套机翼来提升空重比觉得并非什么好自由选择。▲旋翼下洗流遇到障碍物不会构成受阻起到滑翔效率对于直升机来说是十分最重要的一个能力指标,直升机区别于固定翼飞机的最重要能力就是滑翔能力。

需要滑翔的直升机才能已完成货物吊运、应急救援、无机场投入等各种各样固定翼飞机无法已完成的任务。辅助机翼的经常出现,对于滑翔状态下直升机主旋翼的下洗流构成了相当严重的受阻效应,冲击在机翼上的下洗流不仅不会构成“横向减重”效应,弱化直升机的阻抗能力,同时也不会减小全机的振动水平。

短距离性能对于直升机来说是某种程度最重要的,特别是在是军用直升机这种常常必须通过短距离机动来构建隐密、突击或者已完成其他战术的航空器。众所周知,机翼在短距离状态下,其气动性能不仅不出众,忽略还不会扯直升机的后腿,一套辅助机翼在短距离机动中往往会起着增升的效果,反而不会起着“空气刹车”的起到,对于大部分军用直升机来说,并不是要给好自由选择。

▲短距离机动性对于直升机而言非常最重要,机翼的不存在不能是“毫无意义”尺寸的问题,小尺寸的机翼当然会带给明显的问题,但是如果想辅助机翼需要带给最明显的升力增益,那么机翼的长度大自然是越长越好,不过较长的机翼不会造成直升机降落范围的不断扩大,造成其无法限于于特定的降落区域(如舰载)或者无法取出特定的运输机,从而影响其任务适用性,像卡瑞姆公司为美国陆军打造出的未来反击侦查直升机AR-40就把辅助机翼设计出了宽机翼,但是其尺寸也始终保持在旋翼直径大小,这就是原因所在。综合上述的几个设计拒绝,我们不会找到,除非本身就是面向高速飞行中的直升机(就像本文中提及的贝尔360直升机和卡瑞姆的AR-40直升机),那么普通直升机安装一套辅助机翼或许还感叹弊大于利,所以说道,这就是为什么现在的绝大部分直升机上都看到辅助机翼不存在的本质原因。。

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