誰告訴你不是了?

低配的直升機,總矩桿頭就是一個和摩托車一樣的手擰油門,總矩桿裡面有個摩擦聯動機構,拉升總矩桿會把油門轉得更大,但不太精確,偶爾需要飛行員調整一下。

稍微高配的直升機都有發動機調速器,拉總矩導致升力增大的情況,因為能量守恆,發動機自然要輸出更大功率補償,不然旋翼掉轉速。有了調速器,就能自動根據負載調節油門,時刻維持轉速恆定。

至於為什麼不靠改變轉速控制升降,一是轉速變化範圍巨大的話,響應很慢,高轉速下陀螺儀效應巨大,不太好控制,二是轉速越高,旋翼尖端越容易接近音速,喪失效率,不要忘了直升機也是要往前飛的,旋翼前進側頂風會提前到達音速,這樣就飛不快了,最後轉速大了,對槳轂槳葉也是巨大的負載。

還不如直接調節總矩,反正直升機有這個成本和尺寸的前提條件,允許設計製造複雜的旋翼機構。很小很輕的無人機,才考慮定矩螺旋槳這種製造起來簡單,但飛控演算法複雜、能量效率低下的設計。


參考恆速螺旋槳,一個道理


大部分直升機都是通過總距桿改變旋翼葉片的攻角來改變旋翼提供的總升力的。油門則是用來調整發動機產生的扭矩進而影響旋翼轉速的。先變總距桿再動油門來保持轉速

為什麼呢?

其實就跟固定翼飛機改變升力靠增加攻角而不是加速一樣:響應更快,阻力更小。

直升機旋翼葉片的原理跟固定翼飛機的機翼是一樣的,而跟機翼的區別在於:

  • 機翼因為是筆直向前行進的,在展向的來向氣流速度基本是固定的
  • 而旋翼因為是在畫圓,展向的來向氣流速度會不一樣

為了方便此次分析,我們就取一小段旋翼,假設它在展向的來向氣流是一致的,把它等同於固定翼機翼來分析。

我們可以把機翼的升力分解成這樣幾個因數:

[公式]

其中 [公式] 是升力、[公式] 是空氣密度、 [公式] 是機翼面積、 [公式] 是與氣流的相對速度、 [公式] 是升力係數

空氣密度在一個給定的高度和溫度環境下可以默認不變的。機翼面積也是固定不能改變的。顯而易見,增加升力只有兩種方法:加速或者改變升力係數。

升力係數有很多方式可以改變,例如收放襟翼、縫翼來改變機翼彎度等。但是在達到失速攻角前,升力係數一定跟攻角是正相關的。而攻角也是最容易改變的。

所以我們的兩種提高升力的辦法就變成了:

  1. 提高速度 - 即加大油門使旋翼加速
  2. 提高攻角 - 使用總距桿改變攻角

可是問題來了:阻力

[公式]

阻力的組成跟升力很相似。而對一個給定翼型在大致相同的雷諾數下來說,阻力係數也可以認為是僅隨著攻角改變的。可以看出,通過僅提高速度來提高升力的方法會導致阻力以同比例線性增加,也就意味著所需的扭力(直升機)/推力(固定翼飛機)也以同比例線性增加,整個加速過程會隨著剩餘推力/扭力的減少越來越慢,導致整個反應很慢。

而改變總距桿的方式僅僅改變的是阻力係數。阻力跟速度的平方成正比卻只跟阻力係數成線性關係,對於發動機來說自然容易的多。

更不用說高速度帶來的共振、顫振問題了

另外從直升機發動機的角度來說:

  • 保持恆定的轉速可以更方便的優化內部結構和效率
  • 由於轉子的轉動慣量,同等轉速的扭矩變化比使發動機加速方便得多。

所以直升機和固定翼飛機都採用改變機翼旋翼/攻角再跟隨油門的方式來改變升力。


1:需要通過變距裝置進行飛行,其他方式機動不合算(例如裝兩層螺旋槳之類的很不划算)

2:油門響應慢

3:有了變距還調油門幹啥


油門是自動控制的,變槳距會變負載,油門相應會變化,主旋翼是有定速控制的,這個設定的速度也可以調整,旋翼有慣性,靠旋翼轉速控制升降會有比較大的延遲,影響飛行員操縱


謝邀!我不是相關專業人士,但是據我所知,直升機是靠槳距和油門同時來控制升力的。槳距控制應該是一種動力需求小,變化慢時所採用的方案。


在特情處置里,如果總距桿高位卡滯,可以通過減油門環的方式使直升機落下來。但這只是一種極端情況。

正常情況下,還是通過提放總距桿的方式,來改變旋翼槳葉迎角實現升降的。其實提放總距桿,就是一個增減供油量的過程。

就我所了解的一款直升機,在地面油門環從最左擰到最右,直升機從慢車進入大車,這叫右校正狀態。此時提總距桿,使旋翼迎角增大,即增大升力,要保證旋翼轉速不變,供油量必然增加,但油門環已經擰到底了,此後的供油量就是靠總距桿來控制的。


我來配個圖 @柴健翌 ,當時Rural Fire Service的老哥給我介紹時拍的


那直升機怎麼前後左右?難不成直升機只能上下?


因為沒有通過總距變化來得方便,反應速度也更慢。


可以用油門來控制升降。加減油門時,通過調速器控制螺旋槳變距保持發動機轉速不變,發動機功率的變化就轉變成了螺旋槳消耗的功率的變化,實現升降。


先問是不是。

答案是通過油門控制螺旋槳的轉速,一定程度上影響上升下降。


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