無人機系統(tǒng)結構與設計 課件 第七課時 無人直升機

第七課時無人直升機目錄/CONTENTS§2無人直升機結構§4無人直升機的缺點§3無人直升機的優(yōu)點§1無人直升機概述無人直升機介紹§1無人直升機概述無人直升機概述一種由一個或多個水平旋轉的旋翼提供向上升力和推進力而進行飛行的航空器具有垂直升降、懸停、小速度向前或向后飛行的特點主要包括：單旋翼帶尾槳無人直升機、共軸無人直升機無人直升機概述單旋翼帶尾槳無人直升機目前應用最廣泛的機型優(yōu)點：結構簡單，操縱靈便水平旋翼負責提供升力，小型垂直旋翼（尾槳）負責抵消旋翼產(chǎn)生的反扭矩無人直升機概述共軸無人直升機采用上下共軸反轉的兩組旋翼平衡旋翼扭矩，不需要尾槳，消除了單旋翼無人直升機存在的尾槳故障隱患和飛行中因尾梁的振動和變形而引起的尾槳傳動機構故障隱患§2無人直升機結構無人直升機結構主要由機體和升力（含旋翼和尾槳）、動力、傳動三大系統(tǒng)以及機載飛行設備等組成無人直升機結構機體作用：1.支持和固定直升機的部件和系統(tǒng)2.裝載物資和設備3.機體外形對直升機飛行性能、操縱性和穩(wěn)定性有重要影響4.承受運動部件、武器發(fā)射和貨物吊裝等動載荷無人直升機結構旋翼主要作用：產(chǎn)生拉力拉力的作用：1.平衡直升機的重力，起到升力作用2.為直升機的運動提供動力旋轉時，槳葉與周圍空氣相互作用，產(chǎn)生空氣動力無人直升機結構旋翼由旋翼軸、槳轂和槳葉構成按槳葉與槳轂連接方式的不同分為：較接式、無較式、半無較式、無軸承式無人直升機結構鉸接式旋翼槳葉的運動：旋轉運動、繞揮舞鉸的上下?lián)]舞運動、繞擺振鉸的前后擺動（擺振運動）、通過操縱變距鉸的變距運動槳轂有水平方向的擺振鉸、垂直方向的揮舞鉸和軸向的變距鉸槳葉繞槳轂的三個鉸分別進行揮舞運動、擺振運動和變距運動無人直升機結構鉸接式旋翼特點：槳葉根部的彎曲載荷較小，但結構復雜，維護不便擺振鉸帶有擺振阻尼器，為槳葉繞擺振鉸的擺振運動提供阻尼，防止直升機出現(xiàn)“地面共振”現(xiàn)象，保證足夠的穩(wěn)定裕度無人直升機結構無鉸式旋翼無擺振鉸和揮舞鉸，槳葉與只有軸向鉸的槳轂相連，有總距和變距鉸分類：1.旋翼槳轂為揮舞半剛性，槳葉的揮舞靠槳轂部件的彈性變形來實現(xiàn)2.旋翼槳轂為揮舞剛性，槳葉的揮舞靠槳葉根部的彎曲變形來實現(xiàn)與鉸接式旋翼相比，結構簡單，但槳葉和槳毅的彎曲載荷較大無人直升機結構無鉸式旋翼特點：1.只有兩片槳葉，彼此連成整體，共用一個中心水平鉸（蹺蹺板鉸鏈），沒有擺振鉸，有變距鉸2.結構簡單，操縱性差無人直升機結構無鉸式旋翼槳葉的揮舞、擺振和變距運動都通過槳葉根部的柔性元件來完成要求槳葉根部的材料彎曲強度和剛度高，且扭轉剛度低無人直升機結構尾槳作用：1.產(chǎn)生的拉力（或推力）通過力臂形成偏轉力矩，用于平衡旋翼的反作用力矩2.相當于一個直升機的垂直安定面，不僅可以改善直升機的方向穩(wěn)定性，還可以通過加大或減小尾槳拉力（推力）來實現(xiàn)直升機的航向操縱無人直升機結構尾槳構造：與旋翼相似，只需要改變尾槳的總距，并根據(jù)操縱方向和動作量大小來增大或減小槳距尾槳和旋翼的動力均來源于發(fā)動機，發(fā)動機產(chǎn)生的功率通過傳動系統(tǒng)，按需要傳給旋翼和尾槳轉速很高，工作時會產(chǎn)生很大的離心力無人直升機結構尾槳1.常規(guī)尾槳：構造與旋翼類似，由槳葉和槳轂組成2.涵道尾槳：由置于尾斜梁中的涵道和位于涵道中央的轉子組成，特點是尾槳直徑小、葉片數(shù)目多無人直升機結構尾槳無尾槳系統(tǒng)：空氣系統(tǒng)代替常規(guī)尾槳，該系統(tǒng)由進氣口、噴氣口、壓力風扇、帶縫尾梁等組成(1)壓力風扇位于主減速器后，由尾傳動軸帶動，風扇葉片的角度可調(diào)，與油門總距桿聯(lián)動(2)尾梁后部有一個可轉動的排氣罩與腳蹬聯(lián)動無人直升機結構尾槳無尾槳系統(tǒng)：(3)工作時風扇使空氣增壓并沿空心的尾梁向后流動(4)飛行過程中，一部分壓縮空氣從尾梁側面的兩道細長縫中排出，和旋翼下洗氣流一起形成不對稱氣流，使尾梁一側產(chǎn)生吸力；另一部分壓縮空氣由尾部的噴口噴出，產(chǎn)生側向力無人直升機結構起落裝置作用：1.吸收著陸時的沖擊能量，減小著陸時撞擊引起的過載，保證在整個使用過程中不發(fā)生“地面共振”2.使直升機具有在地面運動的能力，減少滑行時由于地面不平而產(chǎn)生的撞擊與顛簸§3無人直升機的優(yōu)點無人直升機的優(yōu)點方便維護無尾槳結構由于上下旋翼反向旋轉，形成了直升機水平方向的力矩平衡，所以雙槳共軸直升機不需要尾槳來平衡直升機水平方向上的力矩共軸式直升機取消了尾槳，可節(jié)省尾槳所耗用的額外功率無人直升機的優(yōu)點氣動特性對稱使用相同發(fā)動機的情況下，兩副共軸式旋翼的升力比單旋翼/尾槳布局的旋翼升力大12%共軸式旋翼不存在各軸之間互相交連的影響，機動飛行時易于操縱，改變航向時容易保持飛行高度無人直升機的優(yōu)點外廓尺寸緊湊提供同樣升力，雷達識別特征和目視識別特征小，便于隱蔽受彈面小，戰(zhàn)斗損傷概率小共軸雙槳的機身短，受側風影響較小共軸雙槳的振動由于兩副反轉的旋翼對消，平穩(wěn)性和懸停性好共軸雙槳在同等升力下，旋翼直徑較小，直升機總尺寸較緊湊，適合海軍上艦的需要無人直升機的優(yōu)點共軸式直升機國際無人直升機發(fā)展方向趨于認同共軸式直升機，它在相同級別的發(fā)動機下，有效載荷較單槳直升機更大，更安全，體積相對較小，也便于更小的場地起降，適合更小的地面車輛進行運載無人直升機的優(yōu)點共軸式直升機沈陽通飛航空科技的直升機采用同軸雙層主旋翼反向轉動工作方式，在為直升機提供升力的同時，克服了單旋翼直升機的反扭力，使飛行姿態(tài)更穩(wěn)定，可避免傳統(tǒng)直升機發(fā)動機15%的尾槳功率損耗、急轉彎時的打槳意外，比傳統(tǒng)單旋翼直升機的安全性增加400%§4無人直升機的缺點無人直升機的優(yōu)點共軸雙槳直升機共軸雙槳用套筒軸驅(qū)動上下兩副反轉的旋翼，有串列雙槳的下旋翼之間的間距問題1.間距?。荷舷滦砘ハ喾恋K2.間距大：阻力高，對驅(qū)動軸的剛度要求高，而大功率的套筒軸在機械上難度很大無人直升機的優(yōu)點共軸雙槳直升機現(xiàn)役直升機采用“柔性槳葉”為了補償左右的升力不均勻、減少槳葉疲勞，在翼根采用容許槳葉載回轉過程中上下?lián)]舞的揮舞鉸柔性槳葉在旋轉中容許上下?lián)]動和前后擺動步云登月