科利奧里斯效應(yīng)的最佳例子是花樣滑冰選手所作的冰上轉(zhuǎn)圈運(yùn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)圈初期,選手通常將手臂伸出以保持平衡,轉(zhuǎn)動(dòng)中逐漸將手臂收攏直至環(huán)抱于胸前,沒(méi)有施加任何的外力但此時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度增大,這是因?yàn)槭直鄣氖諗n改變了人體的重心位置。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)束時(shí)手臂再次展出,轉(zhuǎn)動(dòng)速度又逐漸減慢。
對(duì)于直升機(jī)的主槳葉,當(dāng)槳葉向上揮舞時(shí),重心向轉(zhuǎn)動(dòng)軸靠攏,槳葉加速;槳葉向下?lián)]舞時(shí)重心向外移動(dòng),槳葉減速。需要注意的是科利奧里斯效應(yīng)在直升機(jī)處于過(guò)渡飛行狀態(tài)時(shí)最大,懸停時(shí)則不存在。圖 1-13顯示了槳葉在揮舞時(shí)重心位置的變化。
圖 1-13槳葉揮舞時(shí)重心的改變
4)胡克效應(yīng)(HOOKER JOINT EFFECT)當(dāng)槳葉形成的轉(zhuǎn)動(dòng)錐體的軸與主槳軸不再重合時(shí),會(huì)產(chǎn)生胡克效應(yīng)。
直升機(jī)在懸停狀態(tài)時(shí),兩個(gè)軸互相重合,進(jìn)入過(guò)渡飛行狀態(tài)時(shí),由于旋翼旋轉(zhuǎn)平面相對(duì)于主槳軸產(chǎn)生傾斜而產(chǎn)生胡克效應(yīng),也叫萬(wàn)向節(jié)效應(yīng)(UNIVERSAL JOINT EFFECT)。
為保證旋翼轉(zhuǎn)速不變,前進(jìn)槳葉(槳葉運(yùn)動(dòng)方向與氣流流動(dòng)方向相反)必須加速,后退槳葉(槳葉運(yùn)動(dòng)方向與氣流流動(dòng)方向相同)必須減速。
科利奧里斯效應(yīng)和胡克效應(yīng)在過(guò)渡飛行階段是同時(shí)存在的,實(shí)際上在飛行中兩種效應(yīng)互相作用互相抵消,槳葉在垂直關(guān)節(jié)上的水平擺動(dòng)量很小,只有當(dāng)飛機(jī)振動(dòng)較大時(shí)反應(yīng)量才較大。
圖 1-14胡克效應(yīng)
1.3.3功率變化
本節(jié)著重闡述飛行速度增大時(shí)為保持平飛功率的變化情況。
圖 1-15給出了飛行速度與功率的曲線(xiàn)圖,圖中上部的直線(xiàn)代表最大可用功率,當(dāng)扭矩 Tq、旋翼轉(zhuǎn)速 Nr、高度不變時(shí),可用功率是恒定的,因此圖中的直線(xiàn)位置也將保持不變?捎霉β示(xiàn)的位置取決于大氣條件如大氣溫度、大氣壓力、大氣密度等。例如,在熱帶氣候條件下飛行,可用功率線(xiàn)比在溫帶氣候條件下更低。
圖 1-12胡克效應(yīng)最大可用功率
無(wú)地效懸停
有地效懸停
圖 1-15功率曲線(xiàn)變化
從曲線(xiàn)中可以得到以下結(jié)論:
1
)直升機(jī)在無(wú)地面效應(yīng)條件下懸停需要的功率大于在有地效條件下懸停需要的功率。
2
)當(dāng)直升機(jī)從懸停狀態(tài)向直接飛行狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí),需要增加功率。在地面效應(yīng)失去時(shí)所需功率值與無(wú)地效時(shí)的相同,此時(shí)飛行速度約 15節(jié)(knots)
3
)當(dāng)直升機(jī)的飛行速度大于 15節(jié)并且開(kāi)始加速時(shí),旋翼誘導(dǎo)阻力將減小,速度越大,誘導(dǎo)阻力的減小量越大,因此總阻力減小。
4)當(dāng)飛行速度達(dá)到
60節(jié)時(shí),直升機(jī)的廢阻等阻力增大,且其增加量抵消了誘導(dǎo)阻力的減小量,從而使得總阻力增大,需用功率也增加。
5
)由于阻力的大小與速度的平方成正比,因此當(dāng)速度超過(guò) 80節(jié)后阻力增大的影響迅速增強(qiáng),必須不斷增加功率輸出克服阻力的增大。必須指出,只要需用功率曲線(xiàn)在可用功率線(xiàn)之下,直升機(jī)可以在任何條件下飛行,包括在任何速度下爬升,但升降速度取決于剩余功率的多少。
如果在熱帶氣候條件下起飛時(shí)需用功率大于可用功率,則必須減小直升機(jī)的起飛重量或者使用滑跑起飛。
第 1.4節(jié)懸停和地面效應(yīng)
1.4.1垂直飛行
直升機(jī)的一個(gè)重要特點(diǎn)是具有垂直上升和下降的能力,不需要跑道起飛,而且
降落場(chǎng)地的限制條件也不用那么高,如海上鉆井平臺(tái)、叢林的空地等均可降落。如前所述,旋翼有效力的作用點(diǎn)在槳盤(pán)的中心,作用方向與葉尖旋轉(zhuǎn)平面垂直。如果所有槳葉的槳葉角同時(shí)且等量增加,每片槳葉產(chǎn)生的升力將增加,旋翼有
效力的大小將增加,當(dāng)旋翼有效力增大到大于直升機(jī)的重力時(shí),直升機(jī)將垂直上升。
通過(guò)主槳葉槳葉角的同時(shí)等量變化獲得垂直飛行被稱(chēng)作變總距,駕駛員實(shí)現(xiàn)變總距的方式是通過(guò)總距桿來(lái)實(shí)現(xiàn),通常位于駕駛員位置的左側(cè),操縱遵循自然法則,即提起桿飛機(jī)上升,放下桿飛機(jī)下降。
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