直升機怎樣算尾翼的氣動來抵消反扭矩?

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相信大家都清楚牛頓力學,在牛頓第三定律中可得知“相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上”。噴氣式飛機正是得益於此,通過使用向後高速噴射的反衝作用使飛機向前飛行從而飛機獲得推力。但是,這個定律可是對直升機設計時造成了巨大的麻煩,因為當直升機驅動旋翼旋轉時,同樣的也會產生一個反作用力矩。如果沒有其他措施抵消這一個力矩,直升機就會進入自旋狀態。

上圖為直升機受力分析

為此,相關科研人員想出了很多控制反作用力矩的方法。比如通過設計特定的直升機旋翼佈局,按照左右並排、前後縱列和上下共軸等等來抵消相互的反作用力矩。但是最簡單和常見的,還是採用尾槳。

上圖為常見的幾種抵消反作用力的佈局設計

按照題目所問的,直接舉個例子。比如,主旋翼順時針轉,對機身就產生逆時針方向的反扭力,尾槳就必須或推或拉,產生順時針方向的推力,以抵消主旋翼的反扭力。因此,並不是像題目中所說的那樣尾槳旋轉4.5圈就行,而是要看在一定轉速下能夠產生多大的反扭力,從而能夠抵消直升機自旋的力矩,這個才是尾槳的核心和作用。

首先大家都知道尾槳是用來維護直升機的偏航力矩,所以我們要求解的就是航向平衡。

其次,平衡條件有兩個:(1)作用力平衡(2)力矩平衡

上圖為直升機航向平衡受力分析

而在本文中,力矩平衡是最為關鍵的。

故可以得到下圖中(12-9)的結論公式


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