直升机是靠螺旋桨带动几十吨的机身飞行,为什么把桨叶架起来却经不住机身的重量?

秋国703


看了很多回答,我觉得题主的问题是否就是错的?他说把直升机的旋翼静止的架起来,就无法承受机身重量,这个确实吗?是不是低估了相关部位材料的强度?

就如固定翼飞机的机翼,在飞行时产生的升力可以托起机身,那么,机翼在静止时被架起来,也应该能够承受机身的重量。

直升机的旋翼既然在旋转时能拉起机身,在静止时也应该可以承受机身的重量吧?

我觉得的材料的强度往往超过一般人的想象。很多直升机的机身重量不超过10吨,据说,这个重量比较粗的钢丝绳就可以吊起来。航空材料的强度,更是远远超过钢材。

非专业人士基于常识的感觉,还请专业人士指点!


阿道夫二世


在直升机从地面上起飞时,有些人会发现一个细节:在发动机没有启动,旋翼没有转动时,旋翼软软的下垂,有时甚至能看见两个地勤扛着一片桨叶走。但是在转动起来之后,旋翼被拉直,就能轻松的带着直升机和重重的货物飞起来,这是为什么呢?其实答案就藏在一个细节里:在没有转动时,旋翼下垂,而转动起来后,旋翼就被拉直了。

现代的先进直升机采用的是复合材料桨叶,相比传统的金属桨叶,质量大大下降,甚至能降到两三个人就能轻松抬走的地步。而且复合材料桨叶有各向异性,在垂直于轴线的方向上很软,受到这些力时会发生很大弯曲,甚至会被直接折断。所以直升机在静止时不能用桨叶吊起来。而在高速转动起来之后,旋翼除了受到空气升力,还会受到旋转带来的离心力,这正是旋翼能支撑起飞机的关键。受到升力作用后旋翼会微微上翘,偏离旋转轴面,连带升力也离开垂直方向。而离心力方向一直沿着轴面,加上桨毂的拉力,这些力会遵守高中学过的力的合成规则,产生一个垂直向上的合力,这个合力才是带动飞机的关键。

这个现象就和我们生活中的用绳子系着物体转动一样,当转速足够时,就算没有直接的向上的里,物体也会在合力作用下沿着螺旋线上升。在直升机上,正是离心力和其他力的合成作用让旋翼承受了飞机的重力而不会被从中间折断。这也正是复合材料非常适合制造旋翼的原因。复合材料里使用纤维增强,而它能承受的顺着纤维方向的力最大,其他方向的力却却不行。用它制成的复合材料也继承了这一点,顺着纤维方向非常耐拉,但垂直于纤维方向就很软。而直升机旋翼正是需要耐拉,所以用它制造再合适不过了。


思远军事


你架的方式不对。气动力是比较均匀的分布在整个叶面上,而不是集中在几个支点上。真要玩,应该像机翼载荷实验一样弄无数个承力点。

很多人想到了旋翼旋转时的离心力是否会帮助承力。理论上一定有影响,但是关键看数量级。

直升机旋翼都是轻质材料,10吨级的阿帕奇,一片桨叶两个人就抬走。个人估计离心力的垂直分量不会是升力的数量级,因为角度太小了。我们知道绷紧的晾衣绳,其应力是远高于衣物重量的。如果用拉力提供一份升力,可能需要材料经受一百份拉应力,这太不划算了。这个拉力对螺旋桨的振动模式等应该影响很大。

新一代的高速推进直升机已经采用硬质桨了。可见离心力对升力影响不会太大。



味冷


看了这么多答案,还是忍不住出来说两句!不妥当的答案太多了!不一一反驳!只回答题主的问题本意! 飞机飞行时各片主桨叶能架着十几吨飞机飞行以及各种动作,而把桨叶架起来却经不住飞机的重量。其实大家都回答偏题了,不是架不起来,而是架的方法不对。1.直升飞机静态时,柔性的主桨叶下垂一定的角度,桨

毂处有绞接,弹性轴承,下垂限位器。2.起动后转速100%时,桨叶在离心力作用下,整个桨叶平直了,整个桨叶运动圆盘是一个平面,此时桨叶的升力为0。3.飞行员提总距,每片桨叶迎角增加,流过桨叶上下表面气流速度差形成上下压力差,以及迎角增大后的压缩空气所形成的向上的反作用力。共同使整个桨叶向上反转,此时的视觉效果是整个桨盘形成一个桨叶尖向上的圆锥体,可以将桨叶想像成一截一截的向上拉升的个体。4.以上的力量传到桨叶根部,再经弹性轴承,桨毂等传到主轴。然后再通过上下倾斜盘操作达到左右转,俯仰等动作,扯远了。5.以上说了半天是简单解释一下原理,回答提问是可以的,只是不是大家想像中的光桨叶尖部拉起飞机,而是应该像飞行一样,每个桨叶划分成一截一截的拉升且用力相对均匀,那么架起来飞机毫无问题,而且设计强度还有不少的余量!6.以上内容懂的即懂,不懂的也不想多作解释!😃😃😃



布老虎HJP


那个叫“旋翼”,不叫“螺旋桨”,飞行的时候旋翼桨尖的线速度一般都在每秒220米左右,桨叶旋转时不仅产生升力和拉力,还会产生强大的离心力,以单座直升机为例,每片桨叶在旋转时产生的离心力都在一吨以上,离心力使桨叶撑开,就像“晾衣绳”一样,而直升机的机身则像挂在“晾衣绳”下面的吊篮,所以直升机的机身在工作时能在升力和离心力的共同作用下被吊起来,当旋翼停止旋转时,升力和离心力同时消失,所以旋翼就会耷拉下来。顺便说一句,除了美国的X2旋翼机采用刚性旋翼外,其他的直升机的旋翼桨毂几乎都是柔性的,所以静止的时候桨叶都会下垂,当然也就无法把直升机架起来啦。


白雲雷


理论帝和键盘侠太多了,做旋舞要考虑以下几个因素,旋翼本身重量的控制,重心位的控制,根部剪力强度,扭力强度和拉力强度,转速要看旋翼的直径,翼尖不可超过音速,发动机定速情况下提供的扭矩。以上都要在给出起飞重量后要计算的。

以下是我们为航模生产的碳纤维旋翼和桨的部分图片,有些大型碳纤维产品不方便外发











大陆SixWorks


这说法是错的!机翼的强度是可以支撑起整架飞机重量的,真正承载直升机全身重量的地方是在机翼宽与机身侧宽一样长的那段范围内。我们仔细去观察直升机机翼会发现机翼的厚度是中间厚然后往两边不断打薄的,这是在设计直升机机翼强度的时候有一个指标,那就是在机翼侧宽长度的范围内要架得起整架直升机,像美国的阿帕奇直升机,在这个部分的厚度是5厘米,这种厚度已经持平航母的甲板了,航母都能够起降几十吨战斗机,直升机机翼自然也架得起整个直升机。

其次,平衡力作用。架住机翼两边边角这种抬架方式将使得机翼的受力点局限到两个点上,而这两个受力点又因为杠杆的原理造成的超过机身重量好几倍的重量。但是直升机旋翼却不是这种工作原理的,直升机旋翼工作以后,这个受力点是一个非常均匀的着力方式,以旋翼中心慢慢的往两边摊开受力,越靠近旋翼中心的部位受力最大,越靠近边翼则越小。也就是说,在直升机机翼最薄的地方实力受力非常小。


优己


个人理解这是个非现实又实际的问题,直升机旋叶高速旋转下由桨叶承受载荷,为直升机升空提供升力是其工作模式。感觉现实可能无需象测试固定翼飞机一样,以桨叶吊挂的方式来测试提升整架直升机的能力,作想象的用来测试桨叶、机体等技术性指标的可能性吧。

既然问答提出了否定静态靠支撑(吊挂)桨叶来悬空(提升)直升机之问。那个人就依此设想猜测可能的结果及可能的方式喽。

表面看直升机靠其桨叶旋转提升机体,实际机体重量(当然也包括桨叶自重)是由桨叶旋转时,推动空气下排带来的反作用力,给机体提供克服机体重力的上升力而飞行。此时桨叶推动空气是全桨叶面做功实现的,而且桨叶之各区位因旋转离轴距离的不同,桨叶各区域对空气的线速度就有高低了,而速度又决定着此处桨叶推动空气时其承载的反作用力,故旋叶各部位的单位面积下承受之力,随离转轴远近将有明显的大小区别。也就是说越离桨叶旋转轴远的,单位面积相对应的与空气接触的线速度越高,其桨叶单位面积承受之作用力越大。故桨叶旋转提供直升机升力的大小,并非均分在桨叶的单位面积上,它只显现综合给出直升机由桨叶提供升力的现象罢了。

如简单的以固定翼飞机的机翼测试载荷方式,给直升机做一些所谓较密集的一般性钢性等高支点做支撑,再以机体重量做配载的,估计将会直接损坏桨叶(也就是说无法以该方法正常支撑起直升机)。原因是此时钢性支撑相当于给桨面做均分承载了,而桨叶的柔性会让转轴近处叶片实际承载又会过大,故无法正常的将机体提升(强行将因而损坏桨叶),此支撑方法它应该是不符合桨叶的实际承载能力范围的。

要假设能做到静态靠桨叶吊挂(支撑)的成功,个人以为除非是在各部位支撑(此处只以支撑方式为例说明,吊挂实际也一样)点之承载力,相应调整至相接近于其旋转时的动态载荷范围内,即假设各支撑点之支撑力可调节为前提,可调节意味着对应正常工作时可变型的桨叶而言,此时支撑点就有高低出现了。调整显现的是离轴近处单位面积支撑力会小,而远处同等单位面积支撑力为大,它必须做到单位面积支撑力大小符合动态桨叶各部位不同的,其数值为其各部位实际所承载的相适应范围,这样假设的条件下本人猜测,还是可将本题之问的不可能成为有可能噢。

当然实际此种可能的做法是不现实也无大意义的,因为实际操作还必须考虑到,因直升机旋叶面积小,它完全不同于普通固定翼飞机机翼(大面积),也就是说直升机其桨叶单位面积承载的负荷比固定翼飞机之大翼要大的多的多,两者相比旋叶的单位面积负荷就相当的高了,为此理论上讲支撑点的多少(密集度),需要多到不会因支撑点少而破坏桨叶的程度,据此条件下才有可能在静态下,以提升(悬挂)桨叶的方式来悬空直升机机体。另外,因静态下桨叶平面不具(少了)旋转时的钢性,此时的桨叶显现的缺乏钢性之特点下,它是否具有以支撑的方法来分担,那各自部位相应的机体负担重量,这也是个现实存在的问题哈。

对于实现静态下由桨叶支撑(吊挂),来实现所谓支撑(悬空)直升机的逻辑之必要性认识。个人以为,因直升机桨叶以旋转桨叶(从某种角度也可讲成特殊的翼)为其工作状态,不同于固定翼飞机之翼的其等面积等负荷,据此静态下可做近似的模拟测试,而直升机它是无法靠静态的方法,来做其旋叶的动态数据测试的。因为旋桨叶与固定翼的使用工况是完全不同的,其桨叶承载的负荷与桨叶之区域的不同,还有转速快慢的不同,显现出桨叶整体与桨叶局部承载受力均是在变化的,桨叶静态之下根本无法还原或模拟其旋转时的真实工况。据此个人以为这纯粹只是个因问而答的问题,以上假设成立之答题,应该与实际直升机的开发或研究无关噢。

以上纯属个人认知和理解及猜测,有误可直言批驳或指正哈。


wangan1


你凭什么说经不住飞机的重量?一派胡言。柔性旋翼也好刚性旋翼也好,都能经受住三倍以上飞机的重量。你把飞机放在旋翼上最多把旋翼压弯曲,但是不会产生塑性变形,更不可能折断


王锐80256657


这还不简单吗?你的受力模型是集中在一个点或者线上,你是把整个飞机的重力都等效到螺旋桨的一个截面上了,这是错误的。

飞机的重力应该等效到螺旋桨的垂直投影面上,飞机的重力应该均匀的作用于螺旋桨的投影面上。

压强等于力除以面积p=f/s,如果你像你所说的话那么面积s会很小很小,自然桨叶承受不了那么大的压强,但是如果你把面积换成桨叶的垂直投影面积那么这个压强就是桨叶的承受范围之内了。

思考问题逻辑一定要清晰,不能偷换概念



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