1.船头螺旋桨的作用是什么

原理：船用舵采用小展弦比（即舵高与舵宽之比）的平板或翼结构。当舵旋转时，作用在舵叶上的力可分解为舵阻力和舵升力。舵阻力是沿着流体流动方向（即船舶航行方向）的，舵升力是垂直于流体流动的。

舵升力会产生相对于船舯的转向力矩，导致船舶转向。 舵本义：位于船尾用于控制行驶方向的装置。当单独提到“舵”这个词时，一般指的是船的舵，如舵（掌舵）。

随着科学技术的发展和进步，还出现了“方向舵（汽车行驶时控制方向的装置）”和“方向舵（用飞机制造的飞机尾部带有脊的装置）”。偏航运动原理，或用于在飞行过程中控制其水平运动的可动辅助翼）”。

“舵”是附在船舶外部的装置，船舶航行时利用作用于舵叶的流体动力来控制船舶的航向。它通常由舵叶和舵杆组成。舵用于操纵和控制船舶的航向。一般位于船尾，又称尾舵。它是中国造船技术的一项重大发明。

2。船舶螺旋桨的作用

船舶螺旋桨给予水的力为作用力，水给予螺旋桨的力为反作用力

3。螺旋桨安装在船尾。其作用是

船舶螺旋桨，指船舶推进装置中的能量变换器。它将发动机产生的动力转化为船舶的推力，克服船舶在水中的阻力，推动船舶前进。最常见的是螺旋桨，但也有桨轮、喷水螺旋桨、喷射螺旋桨、管道螺旋桨和平旋螺旋桨。

螺旋桨是指通过叶片在空气或水中旋转，将发动机旋转动力转化为推进力的装置。可以有两个或更多个叶片连接至轮毂。叶片的后侧是螺旋线或类似的东西。螺旋桨。螺旋桨的种类很多，应用也很广泛，比如飞机用的螺旋桨、轮船用的螺旋桨。

4。船后面的螺旋桨叫什么？

明轮船是一种两侧都有轮子的船。由于部分轮子露出水面，故称为明轮船。安装在舷侧的明轮称为侧轮，安装在船尾的明轮称为艉轮。侧轮增加了船的宽度，有利于横向稳定性，但在风浪中很难保持航向。尾轮适用于狭窄通道。

明轮和螺旋桨最大的区别就是效率的区别。由于桨轮有一半暴露在空气中，机器的效率就白白损失了一半。螺旋桨全部在水下，不会有不必要的损失

5。船头的螺旋桨有什么作用

舵叶的主要作用是在航行时控制船舶的方向。螺旋桨是安装在船舶上提供旋转力推动船舶前进的动力机械。

？相同的。

飞机的升力不是由螺旋桨提供的。由于飞机机翼下部平坦，上部弯曲，气流流经机翼上部的速度比下部快，形成上下压力差，使飞机产生向上的升力举起。至于当飞机速度或风速大于螺旋桨提供的风速时螺旋桨是否还能发挥作用，当你把一个能产生4级风速的风扇放在5级风速前面时，你还指望风扇给你降温吗？ ？

7。船舷螺旋桨

舷外机，顾名思义，是指安装在船体外侧（船舷）的推进发动机。通常挂在艉板外侧，又称舷外机。舷外机集成度高，易于安装和购买。是个人休闲娱乐船的首选。它们还广泛用于渔业、商业运营和政府执法。根据能源不同，舷外机分为燃油式舷外机和电动舷外机。

基本信息

中文名

舷外机

外国名

船舶设备

分类

船舶设备

舷外机分类

根据能源不同，舷外机分为燃油式舷外机和电动舷外机两种。

燃油式船外机

原理

燃油舷外机的工作原理是通过内燃机将燃油的化学能转化为机械能，再通过机械传动和螺旋桨转化为船舶前进的动能。

施工

通常由动力头、变速箱、螺旋桨三个主要部件组成。

1。动力头是舷外机的动力心脏。它实际上是一个完整的内燃机。传统的内燃机具有水平布置的曲轴并沿水平方向输出动力。舷外机的内燃机曲轴垂直布置，有利于向下输出动力。动力头除曲轴、活塞、连杆、缸套、缸盖、缸体外，还包括完整的气门机构（凸轮轴、顶杆、气门等）、燃油系统、冷却系统、润滑系统、进气系统和其他部件等

动力头是整个舷外机中最昂贵、技术含量最高、最重的部分。 “备受期待”的动力头位于舷外机的顶部，所以所有燃油舷外机都显得头重脚轻

2。变速箱位于动力头下方，负责向螺旋桨传输动力并提供减速比——由于内燃机转速太高，扭矩小，不适合船舶推进，所以变速箱是需要降低速度。速度和扭矩。变速箱主要由传动轴、齿轮和壳体组成。其主要性能指标是传输效率、防水系数、可靠性和耐用性。这是非常具有挑战性的。为了提高传动效率、降低水阻，就必须“瘦身”，但这会降低可靠性和耐用性； “使用厚材料”会增加可靠性，但也会降低传输效率并增加防水性。因此，问题的关键是如何在两者之间找到平衡点。

3。螺旋桨其实就是螺旋桨，有很多强调的地方。螺旋桨最基本的指标是螺距。螺距的定义是假设没有打滑情况下螺旋桨一转的前进距离。该螺距基本上与螺钉的螺距相同。当把螺丝拧入木头时，螺丝就被拧紧了。螺杆一转前进的距离。螺距大时，螺旋桨需要的推力就大，每转前进的距离就大（拧起来很费力，但很快就全部拧进去了）；当螺距较小时，所需的推力较小，但每转前进的距离也较小。太短了（很容易扭，但是要花很多时间）。

通常对于重载船只，我们希望舷外机提供更大的扭矩，螺旋桨螺距更大，推进效率更高；对于非常轻的船，扭矩要求没有那么高，螺旋桨螺距会更小。 ，速度越高，推进效率越高。

分类

按燃料种类有汽油舷外机、柴油舷外机、液化石油气舷外机、煤油舷外机。

1。汽油舷外机：舷外机的主流燃料是汽油，具有用途广泛、技术成熟、功率范围宽等优点。从燃烧技术上来说，分为二冲程、四冲程、二冲程直喷式。二冲程具有良好的加速性（因为曲轴每转一圈做功一次），但其排放太差，在欧洲和美国已不再销售。四冲程相对更环保，但是二冲程的人不太习惯它的加速能力（曲轴做一功需要转两圈）；二冲程直喷希望将两者的优点结合起来，在二冲程的基础上实现直接喷射到汽油缸中，而不是通过化油器与空气混合。雅马哈、水星等主要舷外机制造商都具备这三项技术能力，而美国的Evinrude更侧重于二冲程直喷技术。

2。柴油舷外机：由于柴油机的技术特点，柴油舷外机无法广泛使用。即使高压共轨技术得到普及，其压燃式工作原理也注定会在运行过程中产生较大的振动和噪声。对于安装在机舱内的舷内机来说不是问题，但对于悬挂在横梁上的舷外机来说是致命的。柴油机通常具有较大的扭矩，传递大扭矩也给变速箱带来了更大的挑战。柴油舷外机的吸引力来自于柴油。一是更安全（比汽油安全）；其次，对于安装在以柴油为燃料的大型船舶上的交通船，无需额外安装（汽油）油箱。日本洋马是为数不多的柴油舷外发动机制造商之一。

3。液化石油气舷外机：它的诞生只有一个原因——环保。随着各国对环保越来越重视，汽油/柴油舷外机已经不能满足很多地区或湖泊的环保要求，于是液化石油气舷外机诞生了。本质上，这是传统汽油舷外机的稍微修改版，就像国产车改装为液化气车一样。液化气舷外机在美国占有很大份额，在中国也早已使用。但由于它们太容易挥发和泄漏，悬在人们头上的安全隐患始终无法消除。在中国最常见的是本田汽油舷外机改装而来。

4。煤油舷外机：在东南亚、南亚市场有巨大市场，采用劣质煤油作为燃料。优点：省钱；缺点：污染高。

优点和缺点

各种燃料的舷外机的优缺点已经说了。这里我们只关注汽油舷外机的优缺点。

优点：

　　1。安装方便，直接挂在艉板上，无需艉轴对中等复杂环节。

　　2。无需客舱，节省客舱宝贵的空间。

　　3本身就是一个完整的推进系统，简化了用户和船厂的选型和采购流程。

　　4，通常重量较轻，有利于提高船舶特别是高速船的航行性能。

　　缺点：

　　1。由于安装方式的限制，必须采用轻量化设计。在减轻重量的同时，大大降低了船外机的可靠性和寿命。通常商用舷外机的寿命为2-5年。

　　2。能源利用率低，燃油经济性差，使用成本高。

　　3。其结构复杂，运动部件较多。后期需要大量维护，故障率较高。

　　4。储存和运输不方便，汽油泄漏在所难免，不仅带来安全问题，而且污染周围环境。该国许多地区的海事管理机构已禁止载客12人以上的船舶使用汽油舷外机作为动力。

电动舷外机

随着无刷直流电机技术的成熟和电池技术的进步，电动舷外电机也进入了人们的选择。

工作原理

电动舷外机以可回收电池为能源，通过电动机将电能转化为动能。

施工

电动舷外机的核心部件是电机、电池和控制电机转速的控制电路。其他是外壳、连接器、悬挂装置以及其他增值部件，如GPS芯片、电池管理电路等。

根据电机安装位置的不同，可分为电机底装式和电机顶装式。

1。电机采用下装式。顾名思义，电机放置在舷外机下方，电机输出轴直接带动螺旋桨轴旋转。常用的电机为直流无刷电机，能量转换率高；转换后的动能直接传递给螺旋桨，最大限度地减少能量损失；中间连接器不涉及动力传输，外形设计完全从流体力学角度考虑，最大限度降低水阻。系数，因此该结构的能量利用率最高。电机转子和轴系统是唯一的旋转部件。整个舷外机结构简单，故障率低，可靠性高。

但由于下部空间的限制，电机的尺寸不能太大，所以这种结构通常用在马力较小的电动舷外机上。例如德国Torqeedo公司8马力以下的舷外机全部采用这种结构。

2、电机为顶装式，电机置于船外机顶部。电机输出的动力通过变速箱内的​​传动轴传输至螺旋桨。变速箱的结构和设计与传统燃油舷外机没有本质区别。这种设计的优点是上电机受空间限制较小，可以相对较大，适合较大马力的舷外电机。 Torqeedo的20、40和80马力舷外发动机均采用这种设计。

另外，根据电池的位置，分为内置式和外置式。一般马力越小，需要的电池容量越少，可以做成内置电池类型，更方便用户使用；更大的马力需要更大的电池容量。 ，通常需要外部电池。

优点和缺点

优点：

1、绿色环保、零污染。这体现在两个层面。一、对环境无污染，对保护水资源和空气有积极意义；其次，对于个人用户来说，储存、运输、使用都非常清洁，没有烦人的汽油味、油污染，也没有吸入废气。

　　2，安全。无论是汽油、液化气还是柴油，它们都属于易燃易爆品，非专业技术人员的普通用户操作时仍然存在一定的风险。电动舷外机则无需担心此类风险。

　　3、推进效率高。低速大扭矩的输出特性非常适合船舶推进。

　　4、使用成本低。日常充电成本远低于购买燃油成本；结构简单，转动部件少，运行可靠，维护成本极低。

　　5、易于储存、运输和使用。

　　缺点：

1。电池寿命有限。续航能力较强的机型在经济速度下只能实现2-3小时的续航。虽然个人休闲娱乐不成问题，但商业运营必须通过增加电池组来满足续航要求。

　　2，功率范围较小。目前，最强大的量产电动舷外发动机是德国Torqeedo公司的80马力型号。这与雅马哈、水星等300、350马力汽油舷外机相比还是太小，限制了其在大型船舶上的推广应用。

　　3、首次进货成本较高。作为舷外机行业的高端产品，它不仅为用户提供了出色的使用体验，而且由于成本原因，价格也较高。

　　需要指出的是，很多常见的拖钓马达（Trolling Motors），包括进口的和国产的，都不是严格意义上的“舷外马达”。它们的功率较小，扭矩较小，推进效率较低。它们只能作为辅助动力来调节船舶的位置和方向，而不能作为快速连续航行的推进动力。

8。螺旋桨在船舶上起什么作用

它的主要区别在于它能让船舶在航行时达到最佳的转向效果。我们知道船舶的转向是由于舵叶有效地改变了船舶的右舷和右舷两侧。几千、几万吨重的船舶只有有一定的水流量才能顺利转弯。螺旋桨安装在船尾，以获得更大的排出流量，从而更有效地改变船左右两侧的水流，使转向更加有效。这就是螺旋桨安装在尾部的原因。

9。船首螺旋桨叫什么？

主要有以下三个原因：

1。该船的螺旋桨设置在船尾，暴露在船体之外。如果锚设置在后侧，则会被搅入螺旋桨内，造成事故。

2。水流动，无论是在海洋中还是在其他水面上。弓的形状可以有效减少阻力。锚放置在船头上。由于船头始终能面向逆流方向，阻力较小，因此锚更容易固定在水下泥浆中，船左右摆动。小的。

？

对于螺旋桨来说，进入水中越深，越难产生空化，对性能有利，所以一般越深越好。但为了保护螺旋桨，螺旋桨一般安装在船体基线以上，以避免损坏。

橡皮艇的螺旋桨浸入较深，叶尖安装距离尾架底板较远，可以增大螺旋桨直径，因此可以安装大直径低速螺旋桨。随着螺旋桨直径增大，螺距减小，桨叶迎角相应减小，桨叶背压也减小

？我知道如果你仔细看过的话，直升机向前飞的时候，总是头朝下，屁股朝上。当它向左或向右移动时，它也会倾斜。例如，当直升机悬挂时，它是完全水平的，产生的风力是向下的，当直升机向前倾斜时，产生的风力同时是向下和向后的，所以它向前飞行。其他方向也是如此

----------------以下是复制的--------------

通过沿着直升机旋翼桨叶的切线方向截取横截面，可以获得一个形状，我们称之为螺旋桨形状。这种形状与机翼翼型类似（定义与螺旋桨形状类似），都具有良好的气动特性，即在与空气相对运动时能产生向上的气动升力。与固定翼飞机不同的是，固定翼飞机是通过机翼与气流之间直线的运动来产生上述的气动升力（这个不太准确，但宏观上来说问题不大，所以可以这么理解）。直升机通过使旋翼做圆周运动来产生上述气动升力。这种空气动力升力通过旋翼的传动将直升机拉升（飞行）。

如上所述，直升机需要旋转旋翼才能飞行。我们知道，转子旋转时，也会产生与机身旋转方向相反的反扭矩。为了平衡反作用扭矩，设置尾梁和尾桨以产生扭矩来平衡旋翼的反作用扭矩。

最后，直升机旋翼应具有螺旋桨形状的轮廓（即机翼），通常顶部凸出，底部平坦（或凹入）。这个有一个现成的桨型手册或桨型数据库。从平面形状来看，它是一个长宽比较大的矩形。在螺旋桨的尖端，有一个后掠角或弯曲，以避免产生冲击波。

转子气动特性

(1) 产生向上的升力以克服直升机的重力。即使直升机的发动机在半空中停止，飞行员也可以控制旋翼旋转，仍然可以产生一定的升力，减缓直升机的下降趋势。

(2) 产生向前的水平分量，克服空气阻力，使直升机向前移动，类似于飞机上螺旋桨的作用（如螺旋桨或喷气发动机）。

(3) 产生其他分力和力矩来控制或操纵直升机，类似于飞机上各操纵面的功能。转子由多个叶片和螺旋桨轮毂组成。工作时，叶片相对于空气运动，产生气动力；螺旋桨轮毂用于连接叶片和转子轴以使转子旋转。螺旋桨叶片一般通过铰链与螺旋桨轮毂连接。

旋翼的运动与固定翼飞机机翼的运动不同，因为旋翼的叶片除了随直升机做直线或曲线运动外，还绕旋翼轴线旋转，所以叶片的空气动力学现象比机翼的空气动力学现象更为复杂。多得多。

我们首先检查一下转子的轴向直线运动。这就是直升机垂直飞行时旋翼的工作原理。它相当于飞机上的螺旋桨。由于两者的技术要求不同，转子直径较大，转速较小；螺旋桨直径小但速度高。分析和设计上存在差异。假设有一个螺旋桨，叶片数量为k，以恒定角速度Ω绕轴旋转，并以速度Vo沿旋转轴做直线运动。如果将叶片想象成一个中心轴与转子轴线重合、半径为r的圆柱面（见图2、1-3），并将圆柱面展开成平面，则叶片轮廓为获得。由于此时叶片包括旋转运动和直线运动，对于叶片轮廓来说，应该存在一个方向速度（等于Ωr）和一个垂直于旋转平面的速度（等于Vo），合力速度为两者的向量和。可以清楚地看出（如图2.1-3所示）不同半径的圆柱面切出的各刀段所得到的速度是不同的：尺寸不同、方向不同。如果还考虑到叶片运动引起的附加气流速度（诱导速度），则叶片各段与空气之间的相对速度将更加不同。与机翼相比，这就是为什么螺旋桨叶片的工况比较复杂，分析也比较麻烦。

转子拉力产生的滑流理论

现在以垂直上升状态的直升机为例，用滑流理论来解释旋翼张力产生的原因。此时，流过转子的空气，或者更准确地说，受转子影响的气流，被视为光滑的流管并单独处理。假设：

空气是理想流体，没有粘性，不可压缩；

旋转的轮子是一个无限薄的圆盘（即螺旋桨盘），均匀地作用在空气上。流过螺旋桨盘的气流速度在螺旋桨盘上的每一点都是恒定的；

气流无扭转地流过转子（即不考虑转子旋转的影响）。正常飞行期间，滑流不会周期性变化。

基于上述假设，我们可以制作一幅描述旋翼在垂直上升状态下滑流的物理图像，如下图所示。图中，选择了三个滑流截面：So、S1 和S2。 So表面上，气流速度为直升机垂直上升速度Vo，压力为大气压Po。 S1以上，气流速度增大至V1=Vo+v1，压力为P1。在S1以下，由于流动是连续的，速度仍为V1，但压力有所增加。突跳P1向下>P1向上，P1接下来P1向上就是转子向上的拉力。在S2表面，气流速度继续增大至V2=Vo+v2，压力恢复至大气压Po。

这里的v1是桨盘处的感应速度。 v2是下游较远的诱导速度，即在均匀流场或静止空气中引起的速度增量。对于这种现象，可以用牛顿第三运动定律来解释拉力产生的原因。

转子锥体

在前面的分析中，我们假设桨叶位置：在桨毂旋转平面内旋转。事实上，目前所有的直升机都有水平铰链。当转子不旋转时，叶片受到自身重力垂直向下的力（如下图左侧所示）。转子旋转时，作用在各叶片上的力除自身重力外，还包括空气动力和惯性离心力。气动拉力（T）向上的方向与重力相反。它围绕水平铰链产生的力矩导致刀片向上摆动。惯性离心力（F离心力）相对于水铰形成的力矩力图使桨叶在螺旋桨轮毂的旋转平面（下图右侧）内旋转。在悬停或垂直飞行状态下，这三个力矩的综合结果使桨叶与螺旋桨轮毂的旋转平面保持一定的角度，机翼形成倒锥体。叶片从轮毂旋转平面升起的角度称为锥角。叶片产生的拉力约为叶片本身重量的10～15倍，但叶片的惯性力和离心力较大（通常为叶片拉力的10倍左右），因此锥角实际上为不大，只有3度到5度。

悬停时功率​​分配

从能量转换的角度来看，当直升机处于悬停状态时（如下图），发动机输出的轴功率约90%用于旋翼，尾桨消耗的轴功率、传动装置等加起来约占90%。 10%。转子获得的90%功率中，另外20%用于转子阻力功率，只有70%用于转子的感应功率，转化为气流能产生拉力。

转子拉力产生的涡流理论

根据上述理论，我们只能宏观地确定整个旋翼在不同飞行状态下的拉力和所需功率，但无法知道沿旋翼叶片径向的气动载荷，无法进行旋翼设计。为此，需要进一步了解转子周围的流场，即转子叶片作用于周围空气所引起的诱导速度，特别是沿叶片的诱导速度，以便了解各截面上的力分布可以计算出刀片的形状。

在理论空气动力学中，涡流理论是一种解决任何物体（无论是飞机机翼还是旋翼叶片）作用于周围空气所引起的诱导速度的方法。从涡流理论的角度来看，转子叶片对周围空气的作用相当于某个涡流系统的作用。也就是说，转子的每个叶片可以有一个（或多个）附着涡流和多个附着涡流。从叶片后缘逸出的尾涡被从转子下游流向无穷远的螺旋尾涡所取代。

根据经典转子涡理论，对于悬停和垂直上升状态（即轴流状态），转子涡系统模型就像一个半无限长涡，由附着在转子上的射线状圆形涡组成。涡流系统。它由多层同心圆柱涡流面（每层涡流面由螺旋涡线组成）和尾涡系统两部分组成。

直升机旋转并垂直上升的涡柱

这套涡流系统模型与螺旋桨一模一样。对于螺旋向前飞行的涡系统模型，可以合理地推广为半无限长的斜涡柱，该涡柱由圆形涡盘和多层斜涡面的附着涡系统组成。的斜螺旋涡线。尾流涡系统由两部分组成。

前飞状态下的涡柱

2。直升机控制特性

直升机与固定翼飞机不同，一般没有专用的活动舵面用于飞行过程中的控制。这是因为在低速飞行或悬停时，其作用也很小，因为只有当气流速度很高时，方向舵或副翼才会产生足够的气动力。带尾桨的单旋翼直升机主要由旋翼和尾桨控制，而双旋翼直升机则由两个旋翼控制。可见，旋翼还起着飞机甲板和副翼的作用。

为了说明直升机的控制特性，我们首先介绍一下直升机驾驶舱内的控制机构。直升机驾驶舱控制机构及配置 直升机驾驶舱的主要控制机构有：转向柱（又称循环变桨杆）、踏板、油门集体变桨杆。还有油门调节环、直升机配平片开关和其他手柄。

控制柱位于驾驶员座椅前方，通过控制电缆与旋翼自动倾斜器连接。当控制柱偏离中立位置时指示：

前进——直升机低头前进；

向后——直升机抬起头并向后移动；

左——直升机向左倾斜并向左移动；

右 - 直升机向右倾斜并向右移动。

踏板位于座椅的前部和下部。对于带有尾桨的单旋翼直升机，飞行员通过踏板控制尾桨桨距，改变尾桨的推（拉）力来控制直升机的航向。

油门总距杆通常位于驾驶员座椅的左侧，由驾驶员的左手控制。该控制杆可以同时控制旋翼总距和发动机油门，实现总距和油门的联合控制。

油门调节环位于集体油门杆末端。驾驶员在不移动集体油门杆的情况下，通过左手扭转油门调节环，即可在较小的发动机转速范围内调节发动机功率。

配平控制（又称配平控制）的主要原因是直升机在飞行过程中控制柱上的载荷与飞机舵面上的载荷不同。如果直升机旋翼采用可逆控制系统，则控制柱将受到周期性（每转）可变载荷，并且该载荷会随着飞行状态的变化而产生一定的变化。为了减轻控制柱的负载，大多数直升机控制系统都配备了液压助力器。控制液压增压器允许不可逆控制，即转子除了控制系统的摩擦力之外不再向控制柱传递任何力。

为了获得飞行状态变化时操纵杆力变化的规律性，可以在控制系统中安装纵向和横向加载弹簧。由于飞行器的平衡发生变化（阻力及其扭矩变化），操纵杆的位置随着飞行状态的变化而变化。当连接控制柱的加载弹簧随着控制柱位置的变化而变化时，控制柱力随着控制柱位置的变化而变化。不同的飞行速度也会有规律的变化，这对于飞行员来说非常重要。

为了消除飞行状态变化对操纵杆造成的弹簧负载，可以调节弹簧张力，相当于飞机上调节板的调节功能。因此，这种调节机构通常称为调节件，也称为调平机构。弹簧张力由拉片操作开关或电动操作按钮控制。

自动翻转机的主要部件包括：旋转环与叶片拉杆连接，旋转环与非旋转环采用滚珠轴承连接，非旋转环压在套环上；套环具有横向控制杆和纵向控制杆；控制总螺旋桨螺距的滑管。当直升机操纵杆移动时，旋转环和非旋转环随套环向前、向后、向左、向右或任意方向倾斜。

由于旋转环通过垂直拉杆与叶片相连，旋转环旋转面的倾斜会导致叶片绕纵轴周期性旋转，即转子每转一圈就重复一次。换句话说，每个叶片的旋转螺距会周期性地变化。为了了解桨叶桨距的变化，需要分别分析直升机的两种飞行状态，即垂直飞行状态和水平飞行状态。

通过改变集体螺距实现垂直飞行。也就是说，它是通过同时改变所有叶片的攻角来实现的。此时，如果所有桨叶同时增大或减小相同的迎角，升力就会相应增大或减小，直升机也会相应垂直上升或下降。集体螺距是通过驾驶舱内驾驶员座椅左侧的油门集体杆控制的。从下图可以看出，如果抬起油门的集体变桨杆，非旋转环和旋转环都会向上抬起，每个桨叶的螺距都会增大，直升机就会上升。如果降低油门总杆，直升机将垂直下降。

直升机水平飞行时，旋翼旋转平面必须倾斜，使旋翼总气动矢量倾斜以获得水平分量。旋转平面的倾斜度是通过周期性改变螺旋桨的螺距来获得的。这表明转子每个叶片的螺距在每个旋转周期（一转）内首先增大到某个值，然后下降到某个最小值，然后重复该周期。各个方向上螺距的周期性变化如下图所示。下面检查自动倾斜装置不倾斜时和向前倾斜时作用在叶片上的力。

转子旋转时，作用在各叶片上的力如下图所示：升力Y叶片、重力G叶片、扑动惯性力和离心力J离心力。

片状螺旋桨的结构与转子类似，但比转子简单得多。尾桨的每个叶片随着旋转而旋转，就像旋翼叶片一样。由于尾桨高速旋转，运行时会产生很大的离心力。

尾桨控制没有自动倾斜器，不存在循环变桨问题。通过踩踏板改变尾桨的总桨距来控制尾桨。当驾驶员踩下踏板时，齿轮通过传动链带动蜗杆螺母旋转。蜗杆螺母推动滑动控制杆沿旋转轴滑动（见上图）。杆用轴承固定在三爪传动臂上，另一端也固定有轴承。该槽与支架连接，以防止滑杆转动。三爪传动臂随尾桨叶片一起驱动，三个叶片通过三个拉杆绕自身纵轴同时旋转。此时，尾桨桨距根据踏板运动的方向和量而增大或减小。 。

直升机控制图

3。直升机反作用力矩

直升机飞行主要依靠机翼产生的拉力。当发动机通过转轴带动转子旋转时，转子给予空气一个作用力矩（或扭矩）。空气必须同时以相等且相反的反作用力矩作用在转子上（或反作用扭矩），然后通过转子。旋翼将这个反作用力矩传递给直升机机身。如果不采取措施平衡，这个反作用力矩将导致直升机向与旋翼旋转方向相反的方向旋转。

转子布局

转子之所以有不同的布局型式，主要是因为平衡转子轴带动转子旋转时，空气的反扭矩作用在转子轴上的方式不同。

为了平衡来自空气的反作用力矩，有两种常见的方法，它们结合起来形成各种现代转子布局类型。

1．单旋翼尾桨布局。空气对旋翼形成的反作用力矩和尾桨产生的拉力（或推力）与直升机机身重心形成的偏转力矩相平衡，如上图中的a所示。这种方法目前被广泛使用。桨叶操作虽然需要一定的动力，但结构比较简单。

2。双转子布局。由于直升机上安装有两个旋翼，因此可以是同轴双旋翼、串联双旋翼或卧式双旋翼（包括交叉双旋翼）。两个转子通过传动装置可沿相反方向旋转。 ，则其中一个转子上空气的反作用力矩正好与另一个转子上的反作用力矩平衡，见图2.1-20中的b、c、d、e。

直升机尾桨

（作用）尾桨就像一个小螺旋桨，其旋转平面与旋翼速度平面垂直。它工作时产生拉力（或推力）。尾桨的作用可以概括为以下三点：

1．尾桨产生的拉力（或推力）通过力臂形成偏转力矩，平衡旋翼的反作用力矩（即抗扭）；

2。相当于直升机的垂直安定面，提高直升机的方向稳定性。而且，直升机的航向控制可以通过增大或减小尾桨的拉力（推力）来实现；

3。有些直升机的尾轴向上倾斜一定角度，可以提供部分升力，调节直升机的重心范围。尾桨和旋翼的动力均来自于发动机；发动机产生的动力经过传动系统，然后根据需要传输到旋翼和尾桨。

尾桨转速较高。直升机航向控制和平衡反力矩只需增大或减小尾桨拉力（推力），通过踏板控制系统实现尾桨集体变距控制。

（类型）尾桨通常包括三种类型：常规尾桨、涵道尾桨和无尾桨系统。

1．常规尾桨 这种尾桨的结构类似于螺旋桨，由叶片和螺旋桨轮毂组成。常见的有跷跷板式、万向节式和铰接式。

2。涵道层螺旋桨 这种类型的尾桨由两部分组成：一部分是置于尾梁内的涵道；另一部分是位于尾梁内的涵道。另一部分是位于管道中心的转子。其特点是涵道尾桨直径小、叶片数量多。涵道尾桨的推力有两个来源：一是涵道内空气对桨叶的反作用推力；二是涵道尾桨的推力。另一个是管道唇部气流负压产生的推力。

3。无尾螺旋桨系统分层螺旋桨系统主要采用空气系统代替传统的尾桨。该系统由进气口、喷口、压力风扇、开槽尾梁等部分组成，如下图所示。

压风机位于主减速机后面，由尾传动轴驱动。风扇叶片的角度可调节，并与油门集体变桨杆相连。尾梁后部有一个可旋转的排气罩，与踏板相连。工作时，风扇对空气加压并使其沿着空心尾梁向后流动。飞行时，一部分压缩空气从尾梁侧面的两条细缝排出，加入到旋翼下洗流中，造成不对称流动，对尾梁产生吸力，相当于产生侧向推力在尾部以平衡它。转子的反扭矩（见上图）；另一部分压缩空气从尾部喷嘴喷出，产生侧向力，实现航向控制。喷嘴的面积由排气罩的旋转控制，并由驾驶员的踏板控制。

（总结）以上每种类型的尾桨都有各自的特点： 常规尾桨技术相对成熟，应用广泛。缺点是受旋流下洗流影响，流场不稳定，外露叶尖容易发生受伤或撞到地面障碍物的事故；涵道螺旋桨的优点是安全性好。由于叶片位于风道内，转子下洗干扰和冲击较小，不易发生伤人伤物事故。缺点 功耗比较大；尾旋翼系统的优点是安全可靠、振动和噪音低，并且可以充分利用垂直尾翼的作用，减少向前飞行时的功耗。缺点是悬停时需要很大的力量。目前，已进入实用化阶段。

4。悬停

悬停是直升机在一定高度上保持相对于地标的航向和位置的状态。直升机的这种飞行特性不仅可以适应多种作业的需要，而且还扩大了其使用范围。无论是高大建筑的屋顶平台，还是山间峡谷的小平地，它都可以自由起降，进行多种作业。因此，悬停是直升机区别于一般固定翼飞机的一种独特的飞行状态。虽然一些特殊飞机，如喷管转向飞机，也可以短时间悬停，但平衡飞机重力的喷管推力面上的载荷大大超过了直升机旋翼的螺旋桨载荷。这使得此类飞机在同一飞行过程中悬停不方便。悬停重物所需的动力远高于直升机，过高的诱导速度导致悬停作业的环境条件大大恶化。此外，垂直起降飞机喷管对地面烧蚀严重等问题限制了该型飞机的使用范围。

直升机悬停时所需的力和功率

悬停时，单旋翼直升机的受力平衡如下图所示。旋翼拉力在垂直面内的升力​​分量T1和全拉飞行重力G

平衡；用于平衡反扭矩的尾桨推力T tail 等于旋翼的水平侧向分力T3。那就是

垂直方向：T1=G

水平边：T尾=T3

悬停时，直升机所需的功率由尾桨和传动功率加上旋翼所需的功率组成。转子所需的功率主要由两部分组成：（1）为转子产生的张力所付出的代价——感应功率P； (2)粘性电转子在空中旋转时克服叶片阻力所需的功率——阻力功率P型。那就是

P悬停=P诱饵+P类型

必须指出，旋翼的悬停需用功率，比大多数前飞状态需用功率都大一些。这是因为悬停 时，流过桨盘的空气质量流量较小；根据动量定理，要产生同样拉力，旋翼在悬停时的诱导 速度需更大一些，而诱导功率正比于旋翼拉力和诱导速度。所以悬停诱导功率就比平飞时的 诱导功率更大些，而型阻功率损失主要取决于旋翼转速和桨叶构型。由于旋翼转速和桨叶构 型很少随飞行状态的变化而变化，因此型阻功率随直升机的飞行状态变化也较小。总的来说，悬停状态的需用功率在直升机的各种飞行状态中是较高的。

垂直上升

直升机在四周有较高障碍物的狭小场地悬停起飞后无法以爬升飞行方式超越障碍物，垂直上升飞行是超越障碍物获取飞行高度的有效方式。在上述情况下一些特殊空间和区域作 业，直升机的垂直上升性能则具有非常重要的实用价值。

垂直上升时直升机的力及需用功率

直升机垂直上升飞行速度称为上升率以 Vy表示。通常直升机的垂直上升速度都不大， 机体阻力与飞行重量 G比较起来则为一个小量，可以忽略不计，因此直升机垂直上升时力 的平衡与悬停时基本相同。即

铅垂方向：T1=G

水平侧向： T尾=T3

垂直上升时旋翼需用功率，主要由三部分组成：诱导功率P诱；型阻功率P型，以及旋翼上升做功的上升功率P升，即

P垂升=P诱+P型+P升

垂直上升与悬停状态相比，诱导功率虽然随上升高度的增加其值有所减小，然而随着 Vy的增加被忽略的机体阻力的功率损耗也有所增加，这两项大至相抵。型阻功率也可认为与悬停状态相同。 因此在粗略分析中可以近似认为垂直上升时P诱与P型之和与悬停时的旋 翼需用功率相等。然而上升功率P升=T1Vy则随垂直上升速度线性增加。因此垂直上升的总需用功率比悬停时的需用功率大，并且随上升率的增加而增加。

垂直下降

直升机的垂直下降与垂直上升相反，利用它可以使直升机在被高大障碍物所包围的狭小 场地着陆。由于这时旋翼的诱导速度与其运动的相对来流方向相反，流经桨盘的两股方向相反的气流使旋翼流场变得更加复杂。随着下降率的增加，当两股气流的速度数值十分接近时，直升机会进入不稳定的“涡环状态”，这时经典的动量理论不能反映流过旋翼气流的流 动规律，通常利用以实验为基础的半经验理论进行描述。下面重点介绍垂直下降中旋翼特有的这一物理现象及相关问题。

垂直下降的直升机的力及需用功率

垂直下降与悬停及垂直上升时力的平衡基本一样，即

铅垂方面： T1=G 水平侧面：T尾=T3

垂直下降时旋奠的需用功率，类似于垂直上升，可写成

P垂降=P诱+P型+P降

需用功率与垂直上升的差别主要 表现在两个方面：(1)P降中的Vy 数值为负。即下降的重力做功，旋翼气流中获取能量。(2)在垂直下降速度较小时，P诱由于旋翼周围的不规 则的紊乱流动使旋翼垂直下降状态诱 导的功率增大。直升机垂直下降中，旋翼从下降中所获取的能量，在很大的速度范围内，消耗到诱导功率中去了。

五、直升机的前飞

直升机的前飞，特别是平飞，是其最基本的一种飞行状态。直升机作为一种运输工具， 主要依靠前飞来完成其作业任务。为了更好地了解有关直升机前飞时的飞行特点，从无侧滑 的等速直线平飞人手，有关上升率Vy不为零的前飞(上升和下降)留在下一节介绍。 直升机的水平直线飞行简称平飞。平飞是直升机使用最多的飞行状态，旋翼的许多特点 在乎飞时表现得更为明显。直升机平飞的许多性能决定于旋翼的空气动力特性，因此需要首 先说明这种飞行状态下直升机的力和旋翼的需用功率。

平飞时力的平衡

相对于速度轴系平飞时，作用在直升机上的力主要有旋空拉力T，全机重力 G，机体的废阻力 X身及尾桨推力T尾。前飞时速度轴系选取的原则是： X铀指向飞行速度V方向； Y轴垂直于X轴向上为正，2轴按右手法则确定。保持直升机等速直线平飞的力的平衡条件为

X轴：T2=X身

Y轴： T1=G

Z轴：T3约等于T尾

其中 Tl， T2， T3分别为旋翼拉力在 X， Y，Z三个方向的分量。 对于单旋翼带尾桨直升机，由于尾桨轴线通常不在旋翼的旋转平面内，为保持侧向力矩 平衡，直升机稍带坡度角 r，故尾桨推力与水平面之间的夹角为 y，T尾与T3方向不完全 一致，因为 y角很小，即cosr约等于1，故Z向力采用近似等号。

平飞需用功率及其随速度的变化

平飞时，飞行速度垂直分量 Vv=0，旋翼在重力方向和Z方向均无位移，在这两个方向的分力不做功，此时旋翼的需用功率由 三部分组成：型阻功率——P型；诱导 功率——P诱；废阻功率——P废。其中第三项是旋翼拉力克服机身阻力所消 耗的功率。

从上图可以看出，旋翼拉力的 第二分力 T2可平衡机身阻力 X身。对旋翼而言，其分力T2在X轴方向以速度V作位移。显然旋翼必须做功，P =T2V或P废=X身V，而机身废阻X身 在机身相对水平面姿态变化不大的情况 下，其值近似与V的平方成正比，这样 废阻功率P废就可以近似认为与平飞速 度的三次方成正比，如图中的点划线③所示。

平飞时，诱导功率为P诱=TV，其中T为旋翼拉力， vl为诱导速度。当飞行重量不变 时，近似认为旋翼拉力不变，诱导速度271随平飞速度 V的增大而减小，因此平飞诱导功率 P诱随平飞速度V的变化如上图中细实线②所示。

平飞型阻功率尸型则与桨叶平均迎角有关。随平飞速度的增加其平均迎角变化不大。所以P型随乎飞速度V的变化不大，如图中虚线①所示。

图中的实线④为上述三项之和，即总的平飞需用功率P平需随平飞速度的变化而变化。 它是一条马鞍形的曲线：小速度平飞时，废阻功率很小，但这时诱导功率很大，所以总的乎 飞需用功率仍然很大。但比悬停时要小些。在一定速度范围内，随着平飞速度的增加，由于 诱导功率急剧下降，而废阻功率的增量不大，因此总的平飞需用功率随乎飞速度的增加呈下 降趋势，但这种下降趋势随 V的增加逐渐减缓。速度继续增加则由于废阻功率随平飞速度 增加急剧增加。平飞需用功率随 V的增加在达到平飞需用功率的最低点后增加；总的平飞 需用功率随 V的变化则呈上升趋势，而且变得愈来愈明显。

直升机的后飞

相对气流不对称，引起挥舞及桨叶迎角的变化

直升机的侧飞

侧飞是直升机特有的又一种飞行状态，它与悬停、小速度垂直飞行及后飞 一起是实施某些特殊作业不可缺少的飞行性能。一般侧飞是在悬停基础上实施 的飞行状态。其特点是要多注意侧向力 的变化和平衡。由于直升机机体的侧向 投影面积很大，机体在侧飞时其空气动 力阻力特别大，因此直升机侧飞速度通 常很小。由于单旋翼带尾桨直升机的侧 向受力是不对称的，因此左侧飞和右侧 飞受力各不相同。向后行桨叶一侧侧飞，旋翼拉力向后行桨叶一例的水平分量大于向前行桨叶一侧的尾桨推力，直 升机向后方向运动，会产生与水平分量反向的空气动力阻力Z。当侧力平衡时，水平分量等于尾桨推力与空气动力 阻力之和，能保持等速向后行桨叶一侧侧飞。向前行桨叶一例侧飞时，旋翼拉 力的水平分量小于尾桨推力，在剩余尾桨推力作用下，直升机向民桨推力方向一例运动，空气动力阻力与尾桨推力反向，当侧力平衡时，保持等速向前行桨叶一侧飞行。

直升机的起飞

直升机利用旋翼拉力从离开地面、并增速上升至一定高度的运动过程叫做起飞。直升机具有多种起飞方式，可以垂直起飞，也可以像固定翼飞机一样滑跑起飞。具体采用何种方式起飞，必须根据场地面积的大小、大气条件、周围障碍物的高度和起飞重量大小等具体情况决定。

垂直起飞是直升机从垂直离地到一定高度上悬停，然后按一定的轨迹爬升增速的过程。 爬升高度视周围障碍物的高度而定。一般而言，作为起飞过程完成的离地高度约为20—30m，速度接近其经济速度。直升机根据不同的具体情况，可以采用两种不同的垂直起飞方法。

正常垂直起飞