私人飛機高手:詳細介紹旋翼機的操控知識

提供者:  來源:河北天啟通宇航空器材科技發展有限公司,法國DTA航空,天啟通宇航空,JRO自轉旋翼機,COMBO(亢保)動力三角翼,旅行者動力三角翼   時間:2019-03-22  

? ? ? ?早期的旋翼機只有簡單的操縱系統,機動性能也很有限。隨著技術的進步,研制出了更好的旋翼控制系統和更好的操縱面。因此,現代的旋翼機仍具有維護簡單的優點,卻能享受高操控性的樂趣。


周期操縱

? ? ? ?周期操縱使得你能夠傾斜旋翼系統來提供所需的能力。傾斜旋翼系統能提供爬升、下降和側飛。最常見的方法是利用操縱桿,通過推拉管或柔軟纜繩改變旋翼頭的傾角。另一些旋翼機直接利用頭頂剛性連桿直接操縱旋翼頭的傾角,操縱硬桿拐彎并伸到駕駛員的前方,由于這是直接連接,周期操縱響應對操縱輸入是相反的。推桿使槳盤后傾,升力增大,旋翼機爬升;拉桿則導致下降。


油門

? ? ? ?大部分發動機都使用油門來增大和減小發動機功率,此時飛機拉力也隨之增加和減少。根據控制系統的設計,油門與功率可能是也可能不是線性關系,對于大部分旋翼機而言,50%的油門開度可能意味著80~90%的發動機可用功率。這種靈敏度的變化程度使得你必須熟悉一架特定旋翼機獨特的油門特性和發動機響應。


方向舵

? ? ? ?方向舵是在座艙通過腳蹬進行操縱,從而控制飛機的航向運動的。對旋翼機而言,這一控制是通過更類似于固定翼飛機的方向舵的控制方式來實現,而不是直升機的反扭矩腳蹬(尾槳腳蹬)。方向舵用于保持協調的飛行的,有時也可能用于補償螺旋槳扭矩。方向舵的靈敏度和效率與舵面氣流速度直接成比例。所以,很多旋翼機的方向舵布置于螺旋槳的滑流范圍,以便在發動機工作時提供出色的操縱性。但在發動機慢車或停止時,這種布置的效率更低,需要更大的偏轉。


水平尾翼面

? ? ? ?大部分旋翼機的水平尾翼面不是飛行員可操縱的。這些固定翼面,或者說安定面,是旋翼機設計時用于增加飛機的俯仰穩定性的。即使一些用到它們的旋翼機也只使用很小的安定面。這樣會使穩定性稍差而操控能力更好。有時候會用到可動水平翼面,或升力面,作為一個飛機額外的俯仰操縱。在早期拉式布局的旋翼機上,升力面還被用于偏轉螺旋槳滑流,并使其流過旋翼來幫助旋翼預轉。


總距操縱

? ? ? ?總距操縱提供同時改變旋翼全部槳葉槳距的方法,只用于更高級的旋翼機上。如果槳葉的慣量足夠,可以通過旋翼頭設計,使用總距操縱來實現跳躍起飛。同時,也可以在飛行時改變旋翼轉速,以及增強巡航和著陸性能。簡化的雙位置總距設計不允許隨意改變槳距,但仍提供了一個供預轉和另一個飛行用的總距。這雖然對性能有些影響,卻降低了飛行員負擔和簡化了旋翼系統操縱設計。


平飛、爬升和下降

? ? ? ?影響升降的是飛機的發動機推力,而不是推桿或拉桿。要使飛機由平飛狀態轉為穩定的爬升狀態,必須增加發動機的推力(或拉力),而不僅僅是拉桿增大機翼迎角(AOA,angle of attack)。如果發動機推力不變,拉桿只能上升一小段高度,實際上是將速度轉化為高度(躍升),速度會不斷減小,最終到達失速狀態。要勻速上升,首先增加發動機推力;要勻速下降,首先減少發動機推力。但推力變化后,推力對重心作用的力矩也會變化,不得不對桿力稍作調整(幅度很少甚至為零)以維持原來的飛機姿態角,從而保持原飛行速度。


速度控制

? ? ? ?影響速度的是飛機的姿態角(Pitch),而不是發動機推力。要增速,飛機必須推桿“低頭”,要減速,飛機必須拉桿“抬頭”。當然,速度的增加會導致空氣阻力的增大,若要大幅度增速,發動機推力還是需要增大一點的以平衡相應增加的阻力的。但在低速狀態下由于空阻較少,僅需稍增油門,通常不增油門;但在高速狀態下,例如民航機的高亞音速飛行中,由于速度高,空氣阻力極大,主要矛盾已經產生變化,上述理論雖仍然正確,但增速不僅首先要姿態角變化,還必須大大的加大推力以平衡因增速帶來的阻力增加。


姿態角與迎角

? ? ? ?姿態角( pitch )是飛機或機翼與水平面的夾角,迎角(AOAangle of attack又稱攻角)是機翼與空氣來流的夾角。一般情況下兩者是相近的。但飛機上升或下降時,空氣相對機翼不僅作水平運動,還作垂直方向上的運動時,姿態角就不等于迎角。


失速

? ? ? ?當機翼迎角(AOA)增大到所謂“臨界點”時,機翼上翼面的氣流分離,升力突然大減,阻力突然大增。這就是失速。注意,失的是升力。減速是因為阻力的增加。飛機速度越低,姿態角及迎角就自然越大,離“臨界點”就越近,越容易失速。但事實上,飛機在任何情況下都可能失速,例如對正在高速飛行的特技飛機用機,突然猛拉操縱桿就很容易失速?;蜻M入風切變區的飛機,由于氣流作垂直運動,也可能導致迎角突然增大至超過“臨界點”而失速(但這是姿態角是還沒有來得及變化,仍然很小的)。


轉彎

? ? ? ?要使飛機轉彎,靠的是壓坡度(bank)。向左(或右)壓桿,使機翼向左(或右)傾斜,從而令機翼向上的升力產生一個向左(或右)的分力,這個分力就是使飛機作圓周運動轉彎的向心力(中學物理課的知識用上了)??梢?,轉彎實質上是整架飛機作圓周運動,而不是靠蹬方向舵改變機頭的偏轉角度的。由于升力向旁邊“分了一個”,為使飛機作水平轉彎而不掉高度,就必須稍拉桿使機翼迎角增大一點,增加升力以平衡重力。但拉桿會導致減速(一般減得很少)不想減速就要增加發動機推力了(一般不必)。所壓的坡度越大,需要增加的迎角就大,離失速就越近,所以在低空作大坡度轉彎是危險的。由于機翼傾斜了,左右翼的阻力是不同的,必須蹬方向舵來平衡這個力,以維持穩定的轉彎率,并避免飛機出現側滑。方向舵在轉彎中的作用是“協調作用”,并不是轉彎的原動力。


縱向平衡

? ? ? ?發動機推力的突然大幅度變化(如空中停車或開車,猛推拉油門桿)會機頭突然抬高或下沉,同樣應有心理準備。另外,收放襟翼、起落架、空氣減速板(擾流器)也一樣。應及時作桿力調整以維持飛機縱向平衡。


橫側平衡

? ? ? ?由于飛機的橫向與側向氣動作用力是互相耦合的,如果壓了坡度,機頭指向(航向)很快就會自動向壓坡度方向偏轉 。應預見到這個趨勢并作好操縱調整的心理準備。同樣,大幅度蹬方向舵亦會使飛機向舵面偏轉方向傾斜而產生坡度。螺旋槳的反向旋轉作用力、洗流、進動等在低速下對飛機的橫側平衡都有影響。

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