直升机原理图

1动压
科技名词定义
中文名称:
动压
英文名称:
dynamic pressure
其他名称:
速压
定义:
总压与静压之差,运动流体密度和速度平方积之半。
所属学科:
航空科技(一级学科);飞行原理(二级学科)
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
  物体在流体中运动时,在正对流动运动的方向的表面,流体完全受阻,此处的流体速度为0,其动能转变为压力能,压力增大,其压力称为全受阻压力(简称全压或总压,用P表示),它与未受扰动处的压力(即静压,用P静表示)之差,称为动压(用P动表示)。即:
  P = P - P = ρ*V*V*1/2
  其中:ρ为密度,V为速度
  推导:
  先看看势能的推导
  势能=F*S=m*g*h=ρ*Q*g*h=ρ*g*h*Q
  F为力大小,S为面积,m为质量,g为重力加速度,h为高度,Q为体积
  即势能=压强*体积
  动能=m*V*V*1/2=双金属螺杆情趣口香糖ρ*Q*V*V*1/2=ρ*V*V*Q*1/2=动压*体积
  体积为地下水位监测Q,所以动压为1/2*ρ*V*V
  即证。
  飞机飞行的原理就是运用机翼上下气流速度是不一样而产生的压力差托起飞机的,注意机翼上下的空气速度是不一样的,它是由机翼的结构和飞机的迎角所决定的。
 
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L=CρV^2/2,L是升力,C为升力系数是标准大气密度为一恒量,V是飞机的指示空速
3直升机是怎样改变方向的
羟乙基纤维素钠  陀螺效应    这是一个很奇妙的物理现象,如下图,一个转动的物体,当在某一点施力,
施力的效果会出现在沿转动方向 90 度的地方出现,而且转动的物体会有保持原来状态,抗拒外来力量的倾向,也就是转动中物体的轴心会极力保持在原来所指的方向。像管中的使子弹高速旋转以保持直进性就是运用陀螺效应,直升机高速旋转的主旋翼同样的也会有陀螺效应产生,控制方式也必须考虑这种力效应延后 90 度出现的陀螺效应。   
  陀螺仪的功用
    直升机飞行的基本原理是利用主旋翼可变角度产生反向推力而上升,但对机身会产生扭力作用,于是需要加设一个尾旋翼来抵消扭力,平衡机身,但怎样使尾旋翼利用合适的角度,来平衡机身呢?这就用到陀螺仪了,它可以根据机身的摆动多少,自动作出补偿讯号给伺服器,去改变尾旋翼角度,产生推力平衡机身。以前,模型直升机是没有陀螺仪的,油门、主旋翼角度和尾旋翼角度很难配合,起动后便尽快往上空飞(因为飞行时较易控制),如要悬停就要控制杆快速灵敏的动作,所以很容易撞毁,现在已有多中直升机模型使用的陀螺仪,分别有机械式、电子式 、电子自动锁定式。
    直升机的抬头现象
    当直升机快速前进时,旋翼一偏离 6 点和 12 点钟方向时,两支旋翼对空气速度就会不一样,而在 3 点和 9 点钟方向产生最大速度差,假设旋翼翼端转速 300km/h,机体前进速度 100km/h 时,以 R/C 直升机顺时钟方向转动的旋翼来讲,3 点钟方向对空气速度200km/h ( 后退旋翼 ),9 点钟方向对空气速度 400km/h(前进旋翼 ),产生 3 点和 9 点钟方向的升力差,因陀螺效应的关系,力效应发生在 6 点和 12 点钟方向产生抬头现象,此种抬头现象不论主旋翼是顺时针或逆时针转动皆会发生。
    翼端速度与离心力
    直升机靠著主旋翼高速回转时所产生的离心力来悬住机体。离心力是水平方向的力而机体重力是垂直方向的力,实№飞行时两者几乎呈 90 度,所以直升机飞行时其主旋翼所产生的速度和离心力是非常大的。
    在这里有一个公式可算出翼端速度和离心力:
    翼端速度:
    V = 2 * 圆周率 * R * 60 * RPM
    V = 旋翼翼端速度(公尺/小时)
    圆周率 = 3.14(大约值)
    R = 旋翼头中心到翼端距离(公尺)
    RPM = 旋翼每分钟转速
    以30级来算
    停悬 1500 RPM 翼端速度= 2 * 3.14 * 0.625 * 60 * 1500 = 353km/h
    上空 1800 RPM 翼端速度= 2 * 3.14 * 0.625 * 60 * 1800 = 424km/h
    速度够吓人吧 !
    离心力:
    F = W * R * ( 2 * 圆周率 * RPM / 60 )* ( 2 * 圆周率 * RPM / 60 ) / G
    F = 离心力,也就是单边旋翼头承受的拉力 (公斤)
    W = 旋翼重量 (公斤)
    R = 旋翼头中心到旋翼重心距离 (公尺)
    G = 重力加速度 ( 9.8 公尺/ 秒 平方)
    以30及来算
    停悬1500 RPM 离心力=0.1 * 0.355 *(2*3.14*1500/60)的平方/9.8 = 89 公斤
    上空1800 RPM 离心力=0.1 * 0.355 *(2*3.14*1800/60)的平方/9.8 =129公斤
    可见旋翼头要承受多大的拉力
    以上只是30级的数据,60级的数据更大
    地面效应
    当直升机接近地面时会产生地面效应,直升机离地滞空时,旋翼把空气向下抽,因此旋翼和地面之间的空气密度变大,形成气垫效果,浮力会变佳,离地越近,效果越佳,但是
因为空气被压缩,无处逸散而产生乱流,导致停悬的不稳定,所以R/C直升机在接近地面时会呈现不稳定现象而比较难控制,产生这种气垫效果的高度大约是旋翼面直径的一半左右。
    反扭力
    高速转动的主旋翼,有一定的速度和质量,除了会产生陀螺效应外,更有反扭力的产生,尾旋翼主要的功用就是平衡反扭力使机身不自转,但现在的 R/C 直升机均采用可变攻角形态,油门的加减,攻角的变化 ...等因素使得反扭力千变万化,尾旋翼产生的平衡力也要跟著快速变化,以保持机身的稳定,现在的 R/C 直升机采用各种的措施来平衡瞬息万变的反扭力。直升机的反扭力可分成两种:静转距和动转距。两者的特性不同所采用的平衡方法也不同。
    1.静转距
    静转距和旋翼攻角,旋翼转数有关,两者的大小都会对静转距造成影响,而且静转距是随著旋翼攻角,旋翼转数的产生而持续存在的。旋翼 +9 度 1800rpm 和 +9 度 1500rpm的
静转距不同。而 +9 度 1800rpm 和 +5度 1800rpm的静转距也不同。当操作直升机上升下降时, 旋翼攻角,旋翼转数都不断的在变化, 静转距的大小也不断的在变化。所以必须不断的变化尾旋翼攻角来矫正。静转距以尾旋翼连动 Revolution Mixing(也叫做 ATS )来矫正,在较高级的遥控器上都拥有多段式的 ATS,以因应不同的攻角,油门曲线组合。
    2.动转距
薄片蒸汽眼罩    顾名思义,动转距是"动了"才会产生的转距。直升机从停悬加油门到最高速的"过程"中,动转距就会产生,动转距的大小决定在加速过程的快慢,停悬加油门到最高速花 2 秒钟比花 4 秒钟所产生的动转距大,一但到达最高速时,动转距就消失了。
    以力学来讲,如静转距是因速度而产生,那动转距就是因加速度而产生,克服动转距以 ACC ( Acceleration Mixing ) 或陀螺仪来矫正,ACC是早期陀螺仪不普及时代的产物,是一种主动式的矫正方式,预先在发射机设定连动值,但因影响动转距的因素实在太多,难以预先设定一个适当的矫正值,在陀螺仪普及后就没人使用了。现今有些遥控器仍保留此项功能,使用陀螺仪时必须关闭 ACC,否则陀螺仪和 ACC两种修正系统会相冲突,导致不正常的修正。
    陀螺仪虽然是一种被动式的修正方式,但是总比人工修正快多了。而陀螺仪的优劣也是决定在反应速度,一般机械式陀螺仪的反应速度大约 70 ms,压电式陀螺仪大约 10ms,普通伺服机转 60 度 要 200ms ,好一点的伺服机约 100ms ,所以使用压电陀螺仪时, 使用高速伺服机才能发挥压电式陀螺仪的功效。

本文发布于:2024-09-22 07:23:49,感谢您对本站的认可!

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标签:旋翼   产生   直升机   速度   陀螺仪   压力   方向   攻角
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