現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法直升機(jī)的演變學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1第一頁，共44頁。第1頁/共44頁第二頁，共44頁。竹蜻蜓(qngtng)達(dá)芬奇設(shè)計(jì)(shj)的撲翼機(jī)第2頁/共44頁第三頁，共44頁。17921792年年“英國航空之父英國航空之父”喬治喬治凱利在其成功發(fā)凱利在其成功發(fā)明、試驗(yàn)明、試驗(yàn)(shyn)(shyn)了滑翔機(jī)后自制了一架直升了滑翔機(jī)后自制了一架直升機(jī)模型，但因?yàn)橹鄙龣C(jī)自身不帶動力裝置，因此機(jī)模型，但因?yàn)橹鄙龣C(jī)自身不帶動力裝置，因此實(shí)驗(yàn)失敗了。實(shí)驗(yàn)失敗了。第3頁/共44頁第四頁，共44頁。 1907年，法國人柯爾尼制造了一架大型直升機(jī)，兩個旋翼分別裝在駕駛員前后。是第一架能垂直飛行(fixng)的載人直升機(jī)?？录~仍成為駕駛直升機(jī)

2、升空第一人。第4頁/共44頁第五頁，共44頁。1920年，西班牙科學(xué)家西爾華設(shè)計(jì)了第一架 “自轉(zhuǎn)(zzhun)旋翼機(jī)”C-1，但無法前飛。第5頁/共44頁第六頁，共44頁。1923年，西班牙科學(xué)家西爾華成功設(shè)計(jì)了第一架帶關(guān)節(jié)連接槳葉的“自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)”C-4，開創(chuàng)(kichung)了旋翼機(jī)的輝煌歷史。其中的“關(guān)節(jié)連接槳葉”方法是直升機(jī)發(fā)展史上一次重大的技術(shù)突破。第6頁/共44頁第七頁，共44頁。1929年1926年1924年1931年第7頁/共44頁第八頁，共44頁。1936年，德國H.福克成功地試飛(sh fi)了第一架載人地雙旋翼橫列式直升機(jī)FW-61。FW-61的飛行速度為120km/h，航

3、程為241km。試飛(sh fi)員為女飛行員Hanna Reitsch。第8頁/共44頁第九頁，共44頁。1939年，俄裔美國人伊格爾年，俄裔美國人伊格爾西科斯基（西科斯基（Igor Sikorsky）發(fā)明第一架有用的單旋翼直升機(jī)發(fā)明第一架有用的單旋翼直升機(jī)VS-300。1941年，年， VS-300持續(xù)飛行持續(xù)飛行1.5小時小時(xiosh)，創(chuàng)世界記錄，創(chuàng)世界記錄第9頁/共44頁第十頁，共44頁。R-4R-5S-61海王(hi wn)S-64空中(kngzhng)吊車S-70黑鷹第10頁/共44頁第十一頁，共44頁。1.單旋翼帶尾槳式直升機(jī)單旋翼帶尾槳式直升機(jī)2.雙旋翼直升機(jī)雙旋翼直升機(jī)

4、3.共軸式雙旋翼直升機(jī)共軸式雙旋翼直升機(jī)4.縱列式雙旋翼直升機(jī)縱列式雙旋翼直升機(jī)5.橫列式雙旋翼直升機(jī)橫列式雙旋翼直升機(jī)6.交叉交叉(jioch)式雙旋翼直升機(jī)式雙旋翼直升機(jī)7.無尾槳直升機(jī)無尾槳直升機(jī)8.復(fù)合式直升機(jī)復(fù)合式直升機(jī)第11頁/共44頁第十二頁，共44頁。 旋翼反作用扭矩靠尾槳推力平衡。旋翼反作用扭矩靠尾槳推力平衡。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，操縱系統(tǒng)簡單，成本較低。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單，操縱系統(tǒng)簡單，成本較低。缺點(diǎn)：尾部螺旋槳造成功率損失，缺點(diǎn)：尾部螺旋槳造成功率損失， 重心重心(zhngxn)定位范圍窄，尾部長，尺寸大。定位范圍窄，尾部長，尺寸大。第12頁/共44頁第十三頁，共44頁。（卡（卡2

5、7）兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的旋翼安裝在一根軸上，兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的旋翼安裝在一根軸上，旋翼的反作用扭矩相互平衡旋翼的反作用扭矩相互平衡(pnghng)。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)身短外形好，正面阻力小，外廓尺寸小。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)身短外形好，正面阻力小，外廓尺寸小。缺點(diǎn)：操縱系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)復(fù)雜，旋翼有相互干缺點(diǎn)：操縱系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)復(fù)雜，旋翼有相互干 擾，方向穩(wěn)定性不夠。擾，方向穩(wěn)定性不夠。第13頁/共44頁第十四頁，共44頁。（CH47）兩個旋翼安裝在機(jī)身的前后兩個旋翼安裝在機(jī)身的前后端，后面的旋翼通常高于前端，后面的旋翼通常高于前面旋翼的旋轉(zhuǎn)平面。面旋翼的旋轉(zhuǎn)平面。優(yōu)點(diǎn)：縱向穩(wěn)定性好，重心優(yōu)點(diǎn)：縱向穩(wěn)定性好，重心 定位范圍

6、廣，重量效定位范圍廣，重量效 率高，機(jī)身有效容積率高，機(jī)身有效容積(rngj) 大。大。缺點(diǎn)：傳動系統(tǒng)復(fù)雜，平飛缺點(diǎn)：傳動系統(tǒng)復(fù)雜，平飛 時誘導(dǎo)損失大，利用時誘導(dǎo)損失大，利用 旋翼自轉(zhuǎn)進(jìn)行滑翔降旋翼自轉(zhuǎn)進(jìn)行滑翔降 落困難。落困難。第14頁/共44頁第十五頁，共44頁。（米（米12）兩個旋翼位于機(jī)身兩側(cè)并兩個旋翼位于機(jī)身兩側(cè)并在同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)向相反。在同一平面內(nèi)，轉(zhuǎn)向相反。優(yōu)點(diǎn)：操縱性、穩(wěn)定性較優(yōu)點(diǎn)：操縱性、穩(wěn)定性較 好平飛誘導(dǎo)損失小，好平飛誘導(dǎo)損失小， 經(jīng)濟(jì)性較好。經(jīng)濟(jì)性較好。缺點(diǎn)缺點(diǎn)(qudin)：構(gòu)造復(fù)雜，操縱系：構(gòu)造復(fù)雜，操縱系 統(tǒng)復(fù)雜。統(tǒng)復(fù)雜。第15頁/共44頁第十六頁，共44頁。兩個

7、旋翼位于機(jī)身兩側(cè)，兩個旋翼位于機(jī)身兩側(cè)，但兩個槳轂之間很近。但兩個槳轂之間很近。轉(zhuǎn)軸向外傾斜。轉(zhuǎn)軸向外傾斜。優(yōu)點(diǎn)：正面優(yōu)點(diǎn)：正面(zhngmin)阻力小，外廓阻力小，外廓 尺寸小。尺寸小。缺點(diǎn)：傳動系統(tǒng)復(fù)雜，槳缺點(diǎn)：傳動系統(tǒng)復(fù)雜，槳 尖可能碰地，不安尖可能碰地，不安 全，直升機(jī)的平衡全，直升機(jī)的平衡 復(fù)雜。復(fù)雜。K-600第16頁/共44頁第十七頁，共44頁。MD600旋翼反扭矩由尾部旋翼反扭矩由尾部(wi b)旋轉(zhuǎn)氣流平衡。旋轉(zhuǎn)氣流平衡。優(yōu)點(diǎn)：沒有尾槳，安全性好。優(yōu)點(diǎn)：沒有尾槳，安全性好。缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜。缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜。第17頁/共44頁第十八頁，共44頁。傾轉(zhuǎn)旋翼式直升機(jī)傾轉(zhuǎn)旋翼式直升機(jī)Y

8、SH-60FYSH-60F第18頁/共44頁第十九頁，共44頁。（CH-47CH-47）每小時）每小時(xiosh)297(xiosh)297公里公里（山貓（山貓(shn mo)(shn mo)）每小時）每小時400400公里公里（卡（卡2727）每小時）每小時250250公里公里第19頁/共44頁第二十頁，共44頁。傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器（傾轉(zhuǎn)旋翼飛行器（V V2222魚鷹）魚鷹） 509509公里公里(n l)/(n l)/小時小時復(fù)合式直升機(jī)（復(fù)合式直升機(jī)（YSH-60FYSH-60F）450450公里公里(n l)/(n l)/小時小時第20頁/共44頁第二十一頁，共44頁。各種現(xiàn)代(xind

9、i)直升機(jī)匯總：第21頁/共44頁第二十二頁，共44頁。 直升機(jī)飛行(fixng)時會受到重力、升力、拉力、阻力和反扭矩第22頁/共44頁第二十三頁，共44頁。第23頁/共44頁第二十四頁，共44頁。第24頁/共44頁第二十五頁，共44頁。其他類型(lixng)直升機(jī)和第一種飛機(jī)的原理一樣。第25頁/共44頁第二十六頁，共44頁。MD600旋翼反扭矩由尾部旋轉(zhuǎn)氣流平衡。旋翼反扭矩由尾部旋轉(zhuǎn)氣流平衡。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(yudin)：沒有尾槳，安全性好。：沒有尾槳，安全性好。缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜。缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜。第26頁/共44頁第二十七頁，共44頁。第27頁/共44頁第二十八頁，共44頁。第28頁/共44頁第

10、二十九頁，共44頁。第29頁/共44頁第三十頁，共44頁。第30頁/共44頁第三十一頁，共44頁。第31頁/共44頁第三十二頁，共44頁。第32頁/共44頁第三十三頁，共44頁。該形式的高速直升機(jī)在懸停和低速時以直升機(jī)模式工作，速度提高到一定程度后旋翼進(jìn)入自轉(zhuǎn)狀態(tài)，速度再提高時旋翼轉(zhuǎn)速降低并逐漸卸載，機(jī)翼逐步承載，當(dāng)轉(zhuǎn)速降至一半時，旋翼只承擔(dān)升力很小部分。這樣，槳葉剖面(pumin)迎角的減小和旋翼轉(zhuǎn)速的下降分別推遲了后行槳葉的氣流分離和前行槳葉的激波失速。讓機(jī)翼為旋翼卸載，這就是復(fù)合式直升機(jī)的核心思想。第33頁/共44頁第三十四頁，共44頁。McDonnell XV-1Fairey Roto

11、dynePiasecki 16H-1 矢量推進(jìn)裝置矢量推進(jìn)裝置 第34頁/共44頁第三十五頁，共44頁。 該形式的高速直升機(jī)在懸停和低速(d s)時以直升機(jī)模式工作，速度提高到一定程度后傾轉(zhuǎn)旋翼/機(jī)翼成為螺旋槳，直升機(jī)模型成為固定翼飛機(jī)模式，這是傾轉(zhuǎn)旋翼/機(jī)翼式直升機(jī)的核心思想。 傾轉(zhuǎn)旋翼/機(jī)翼式高速直升機(jī)按傾轉(zhuǎn)部件的不同可分為：旋翼傾斜涵道傾斜第35頁/共44頁第三十六頁，共44頁。Bell XV-3Bell XV-15V-22 Osprey第36頁/共44頁第三十七頁，共44頁。Nord 500 CadetVanguard Omniplane 第37頁/共44頁第三十八頁，共44頁。該形式的高速直升機(jī)在懸停和低速時以直升機(jī)模式工作，速度提高到一定(ydn