《無(wú)人機(jī)飛行原理》教案 項(xiàng)目5：旋翼無(wú)人機(jī)的飛行品質(zhì)與飛行性能1

課時(shí)教學(xué)教案課程:無(wú)人機(jī)飛行原理任課教師:XXX授課題目旋翼無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性教學(xué)形式雙師共課時(shí)授課班級(jí)授課日期教學(xué)目的掌握旋翼無(wú)人機(jī)的坐標(biāo)軸系和受力。能夠分析旋翼無(wú)人機(jī)的力矩。理解旋翼無(wú)人機(jī)平衡。重點(diǎn)1、坐標(biāo)軸系、力及力矩2、運(yùn)動(dòng)中旋翼的受力分析。難點(diǎn)1、直升機(jī)的自動(dòng)傾斜器的結(jié)構(gòu)及原理。2、俯仰力矩、橫側(cè)力矩及方向力矩有哪些課堂結(jié)構(gòu)及時(shí)間分配復(fù)習(xí)引入………………..…（5分鐘）教學(xué)內(nèi)容旋翼無(wú)人機(jī)的機(jī)體坐標(biāo)軸系和受力………………..（40分鐘）旋翼無(wú)人機(jī)的平衡………………...（40分鐘）課堂小結(jié)………….…（5分鐘）課后體會(huì)i教學(xué)過程及教學(xué)內(nèi)容[復(fù)習(xí)引入]復(fù)習(xí)：自動(dòng)傾斜器的工作原理。直升機(jī)的旋翼由槳轂和槳葉組成，槳轂由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。槳葉與槳轂的連接通常由3個(gè)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)。這3個(gè)關(guān)節(jié)分別是水平關(guān)節(jié)（揮舞絞）、垂直關(guān)節(jié)（擺振鉸）和軸向關(guān)節(jié)（變距鉸）。[教學(xué)內(nèi)容]5.1.1旋翼無(wú)人機(jī)的機(jī)體軸系和所受外力旋翼無(wú)人機(jī)的機(jī)體坐標(biāo)軸系與力矩坐標(biāo)軸系x軸穿過無(wú)人直升機(jī)重心,指向前方,繞x軸的旋轉(zhuǎn)稱為滾轉(zhuǎn);y軸穿過無(wú)人直升機(jī)重心,指向上方,繞y軸的旋轉(zhuǎn)稱為偏航;z軸穿過無(wú)人直升機(jī)重心,指向右方,并與x軸和y軸都垂直,繞z軸的旋轉(zhuǎn)稱為俯仰。旋翼無(wú)人機(jī)上的力矩(1)俯仰力矩：俯仰力矩的作用是使無(wú)人機(jī)繞橫軸做抬頭或低頭的轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)偏航力矩：偏航力矩的作用是使無(wú)人機(jī)繞立軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(3)滾轉(zhuǎn)力矩：滾轉(zhuǎn)力矩的作用是使無(wú)人機(jī)繞縱軸做滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋翼無(wú)人機(jī)的自動(dòng)傾斜器和電動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)旋翼無(wú)人機(jī)的自動(dòng)傾斜器自動(dòng)傾斜器的旋轉(zhuǎn)環(huán)跟槳葉同步旋轉(zhuǎn),并有變距拉桿分別與每片槳葉相連。不旋轉(zhuǎn)環(huán)與總距桿相連,并帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)環(huán)一同旋轉(zhuǎn)或沿旋翼軸上下滑動(dòng)。自動(dòng)駕駛儀操縱總距桿使自動(dòng)傾斜器整體上下移動(dòng),即同時(shí)同等地改變各片槳葉的槳距,以控制旋翼拉力的大小;周期變距桿與不旋轉(zhuǎn)環(huán)相連，自動(dòng)駕駛儀操縱變距桿向任何方向偏轉(zhuǎn),則帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)環(huán)傾斜,實(shí)現(xiàn)槳葉的周期變距,從而控制旋翼拉力的傾斜方向。旋翼無(wú)人機(jī)所受外力重力：旋翼無(wú)人機(jī)各部件、油料、貨物等重力的合力就是重力W。旋翼力(1)拉力：拉力沿旋翼旋轉(zhuǎn)軸向上為正,是各片槳葉的升力在旋轉(zhuǎn)軸上的投影的合成。(2)后向力：后向力在槳轂旋轉(zhuǎn)面內(nèi)指向旋翼無(wú)人機(jī)的正后方。后向力來(lái)自槳尖平面的后倒、前行槳葉與后退槳葉的翼型阻力之差,以及旋翼縱向揮舞與旋翼入流相結(jié)合所造成的剖面升力傾斜。(3)側(cè)向力：側(cè)向力在槳轂旋轉(zhuǎn)面內(nèi)指向方位角90°方向。側(cè)向力來(lái)自槳尖平面的傾斜以及旋翼橫向揮舞與旋翼入流相結(jié)合所造成的剖面升力傾斜。(4)反扭矩：反扭矩與旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反,由旋翼的旋轉(zhuǎn)阻力(包括型阻和誘導(dǎo)阻力)形成。(5)槳轂力矩：槳轂力矩是指對(duì)于揮舞鉸不在旋轉(zhuǎn)中心的旋翼,且由槳葉離心力引起的與揮舞鉸有關(guān)的力矩,與揮舞鉸偏置量成正比。槳轂力矩主要包括附加的俯仰力矩和附加的滾轉(zhuǎn)力矩。5.1.2旋翼無(wú)人機(jī)的平衡一、平衡條件：作用于直升機(jī)的各力之和為零；各力對(duì)重心所構(gòu)成的力矩之和也為零。二、俯仰平衡：（1）直升機(jī)的俯仰平衡，是指作用于直升機(jī)的各俯仰力矩之和為零；直升機(jī)取得俯仰平衡后，不繞橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）影響俯仰力矩的因素：提放槳距（上提槳距桿，槳葉安裝角增大，槳葉迎角隨之增大，拉力增大，旋翼俯仰力矩增大；反之，下放槳距桿，槳葉安裝角減小，槳葉迎角減小，拉力減小，旋翼俯仰力矩減小。）；重心位置（重心在拉力作用線之前，隨著速度增大，旋翼所形成的下俯力矩減??；重心在拉力作用線之后，隨著速度增大，旋翼所形成的上仰力矩增大）；飛行速度（前飛速度增大，因相對(duì)氣流不對(duì)稱性增大，旋翼錐體后傾量增大，從而改變旋翼俯仰力矩。）三、直升機(jī)的方向平衡?直升機(jī)的方向平衡，是指作用于直升機(jī)的各偏轉(zhuǎn)力矩之和為零。?直升機(jī)取得方向平衡后，不繞立軸轉(zhuǎn)動(dòng)或只作等速轉(zhuǎn)動(dòng)。四、直升機(jī)的橫側(cè)平衡?直升機(jī)的橫側(cè)平衡，是指作用于直升機(jī)的各滾轉(zhuǎn)力矩之和為零。?直升機(jī)取得橫側(cè)平衡后，不繞縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)。[課堂小結(jié)]旋翼無(wú)人機(jī)的機(jī)體坐標(biāo)坐標(biāo)軸系與固定翼無(wú)人機(jī)的類似，對(duì)應(yīng)的力矩也相似，可對(duì)比機(jī)翼。旋翼無(wú)人機(jī)的平衡也是其設(shè)計(jì)重要的指標(biāo)，要盡量理解。[課后體會(huì)]本節(jié)課內(nèi)容可結(jié)合固定翼無(wú)人