直升機是靠螺旋槳帶動幾十噸的機身飛行,為什麼把槳葉架起來卻經不住機身的重量?

秋國703


個人理解這是個非現實又實際的問題,直升機旋葉高速旋轉下由槳葉承受載荷,為直升機升空提供升力是其工作模式。感覺現實可能無需象測試固定翼飛機一樣,以槳葉吊掛的方式來測試提升整架直升機的能力,作想象的用來測試槳葉、機體等技術性指標的可能性吧。

既然問答提出了否定靜態靠支撐(吊掛)槳葉來懸空(提升)直升機之問。那個人就依此設想猜測可能的結果及可能的方式嘍。

表面看直升機靠其槳葉旋轉提升機體,實際機體重量(當然也包括槳葉自重)是由槳葉旋轉時,推動空氣下排帶來的反作用力,給機體提供克服機體重力的上升力而飛行。此時槳葉推動空氣是全槳葉面做功實現的,而且槳葉之各區位因旋轉離軸距離的不同,槳葉各區域對空氣的線速度就有高低了,而速度又決定著此處槳葉推動空氣時其承載的反作用力,故旋葉各部位的單位面積下承受之力,隨離轉軸遠近將有明顯的大小區別。也就是說越離槳葉旋轉軸遠的,單位面積相對應的與空氣接觸的線速度越高,其槳葉單位面積承受之作用力越大。故槳葉旋轉提供直升機升力的大小,並非均分在槳葉的單位面積上,它只顯現綜合給出直升機由槳葉提供升力的現象罷了。

如簡單的以固定翼飛機的機翼測試載荷方式,給直升機做一些所謂較密集的一般性鋼性等高支點做支撐,再以機體重量做配載的,估計將會直接損壞槳葉(也就是說無法以該方法正常支撐起直升機)。原因是此時鋼性支撐相當於給槳面做均分承載了,而槳葉的柔性會讓轉軸近處葉片實際承載又會過大,故無法正常的將機體提升(強行將因而損壞槳葉),此支撐方法它應該是不符合槳葉的實際承載能力範圍的。

要假設能做到靜態靠槳葉吊掛(支撐)的成功,個人以為除非是在各部位支撐(此處只以支撐方式為例說明,吊掛實際也一樣)點之承載力,相應調整至相接近於其旋轉時的動態載荷範圍內,即假設各支撐點之支撐力可調節為前提,可調節意味著對應正常工作時可變型的槳葉而言,此時支撐點就有高低出現了。調整顯現的是離軸近處單位面積支撐力會小,而遠處同等單位面積支撐力為大,它必須做到單位面積支撐力大小符合動態槳葉各部位不同的,其數值為其各部位實際所承載的相適應範圍,這樣假設的條件下本人猜測,還是可將本題之問的不可能成為有可能噢。

當然實際此種可能的做法是不現實也無大意義的,因為實際操作還必須考慮到,因直升機旋葉面積小,它完全不同於普通固定翼飛機機翼(大面積),也就是說直升機其槳葉單位面積承載的負荷比固定翼飛機之大翼要大的多的多,兩者相比旋葉的單位面積負荷就相當的高了,為此理論上講支撐點的多少(密集度),需要多到不會因支撐點少而破壞槳葉的程度,據此條件下才有可能在靜態下,以提升(懸掛)槳葉的方式來懸空直升機機體。另外,因靜態下槳葉平面不具(少了)旋轉時的鋼性,此時的槳葉顯現的缺乏鋼性之特點下,它是否具有以支撐的方法來分擔,那各自部位相應的機體負擔重量,這也是個現實存在的問題哈。

對於實現靜態下由槳葉支撐(吊掛),來實現所謂支撐(懸空)直升機的邏輯之必要性認識。個人以為,因直升機槳葉以旋轉槳葉(從某種角度也可講成特殊的翼)為其工作狀態,不同於固定翼飛機之翼的其等面積等負荷,據此靜態下可做近似的模擬測試,而直升機它是無法靠靜態的方法,來做其旋葉的動態數據測試的。因為旋槳葉與固定翼的使用工況是完全不同的,其槳葉承載的負荷與槳葉之區域的不同,還有轉速快慢的不同,顯現出槳葉整體與槳葉局部承載受力均是在變化的,槳葉靜態之下根本無法還原或模擬其旋轉時的真實工況。據此個人以為這純粹只是個因問而答的問題,以上假設成立之答題,應該與實際直升機的開發或研究無關噢。

以上純屬個人認知和理解及猜測,有誤可直言批駁或指正哈。


wangan1


在直升機從地面上起飛時,有些人會發現一個細節:在發動機沒有啟動,旋翼沒有轉動時,旋翼軟軟的下垂,有時甚至能看見兩個地勤扛著一片槳葉走。但是在轉動起來之後,旋翼被拉直,就能輕鬆的帶著直升機和重重的貨物飛起來,這是為什麼呢?其實答案就藏在一個細節裡:在沒有轉動時,旋翼下垂,而轉動起來後,旋翼就被拉直了。

現代的先進直升機採用的是複合材料槳葉,相比傳統的金屬槳葉,質量大大下降,甚至能降到兩三個人就能輕鬆抬走的地步。而且複合材料槳葉有各向異性,在垂直於軸線的方向上很軟,受到這些力時會發生很大彎曲,甚至會被直接折斷。所以直升機在靜止時不能用槳葉吊起來。而在高速轉動起來之後,旋翼除了受到空氣升力,還會受到旋轉帶來的離心力,這正是旋翼能支撐起飛機的關鍵。受到升力作用後旋翼會微微上翹,偏離旋轉軸面,連帶升力也離開垂直方向。而離心力方向一直沿著軸面,加上槳轂的拉力,這些力會遵守高中學過的力的合成規則,產生一個垂直向上的合力,這個合力才是帶動飛機的關鍵。

這個現象就和我們生活中的用繩子繫著物體轉動一樣,當轉速足夠時,就算沒有直接的向上的裡,物體也會在合力作用下沿著螺旋線上升。在直升機上,正是離心力和其他力的合成作用讓旋翼承受了飛機的重力而不會被從中間折斷。這也正是複合材料非常適合製造旋翼的原因。複合材料裡使用纖維增強,而它能承受的順著纖維方向的力最大,其他方向的力卻卻不行。用它製成的複合材料也繼承了這一點,順著纖維方向非常耐拉,但垂直於纖維方向就很軟。而直升機旋翼正是需要耐拉,所以用它製造再合適不過了。


思遠軍事


看了這麼多答案,還是忍不住出來說兩句!不妥當的答案太多了!不一一反駁!只回答題主的問題本意! 飛機飛行時各片主槳葉能架著十幾噸飛機飛行以及各種動作,而把槳葉架起來卻經不住飛機的重量。其實大家都回答偏題了,不是架不起來,而是架的方法不對。1.直升飛機靜態時,柔性的主槳葉下垂一定的角度,槳

轂處有絞接,彈性軸承,下垂限位器。2.起動後轉速100%時,槳葉在離心力作用下,整個槳葉平直了,整個槳葉運動圓盤是一個平面,此時槳葉的升力為0。3.飛行員提總距,每片槳葉迎角增加,流過槳葉上下表面氣流速度差形成上下壓力差,以及迎角增大後的壓縮空氣所形成的向上的反作用力。共同使整個槳葉向上反轉,此時的視覺效果是整個槳盤形成一個槳葉尖向上的圓錐體,可以將槳葉想像成一截一截的向上拉昇的個體。4.以上的力量傳到槳葉根部,再經彈性軸承,槳轂等傳到主軸。然後再通過上下傾斜盤操作達到左右轉,俯仰等動作,扯遠了。5.以上說了半天是簡單解釋一下原理,回答提問是可以的,只是不是大家想像中的光槳葉尖部拉起飛機,而是應該像飛行一樣,每個槳葉劃分成一截一截的拉昇且用力相對均勻,那麼架起來飛機毫無問題,而且設計強度還有不少的餘量!6.以上內容懂的即懂,不懂的也不想多作解釋!😃😃😃



布老虎HJP


你架的方式不對。氣動力是比較均勻的分佈在整個葉面上,而不是集中在幾個支點上。真要玩,應該像機翼載荷實驗一樣弄無數個承力點。

很多人想到了旋翼旋轉時的離心力是否會幫助承力。理論上一定有影響,但是關鍵看數量級。

直升機旋翼都是輕質材料,10噸級的阿帕奇,一片槳葉兩個人就抬走。個人估計離心力的垂直分量不會是升力的數量級,因為角度太小了。我們知道繃緊的晾衣繩,其應力是遠高於衣物重量的。如果用拉力提供一份升力,可能需要材料經受一百份拉應力,這太不划算了。這個拉力對螺旋槳的振動模式等應該影響很大。

新一代的高速推進直升機已經採用硬質槳了。可見離心力對升力影響不會太大。



味冷


那個叫“旋翼”,不叫“螺旋槳”,飛行的時候旋翼槳尖的線速度一般都在每秒220米左右,槳葉旋轉時不僅產生升力和拉力,還會產生強大的離心力,以單座直升機為例,每片槳葉在旋轉時產生的離心力都在一噸以上,離心力使槳葉撐開,就像“晾衣繩”一樣,而直升機的機身則像掛在“晾衣繩”下面的吊籃,所以直升機的機身在工作時能在升力和離心力的共同作用下被吊起來,當旋翼停止旋轉時,升力和離心力同時消失,所以旋翼就會耷拉下來。順便說一句,除了美國的X2旋翼機採用剛性旋翼外,其他的直升機的旋翼槳轂幾乎都是柔性的,所以靜止的時候槳葉都會下垂,當然也就無法把直升機架起來啦。


白雲雷


理論帝和鍵盤俠太多了,做旋舞要考慮以下幾個因素,旋翼本身重量的控制,重心位的控制,根部剪力強度,扭力強度和拉力強度,轉速要看旋翼的直徑,翼尖不可超過音速,發動機定速情況下提供的扭矩。以上都要在給出起飛重量後要計算的。

以下是我們為航模生產的碳纖維旋翼和槳的部分圖片,有些大型碳纖維產品不方便外發











大陸SixWorks


這說法是錯的!機翼的強度是可以支撐起整架飛機重量的,真正承載直升機全身重量的地方是在機翼寬與機身側寬一樣長的那段範圍內。我們仔細去觀察直升機機翼會發現機翼的厚度是中間厚然後往兩邊不斷打薄的,這是在設計直升機機翼強度的時候有一個指標,那就是在機翼側寬長度的範圍內要架得起整架直升機,像美國的阿帕奇直升機,在這個部分的厚度是5釐米,這種厚度已經持平航母的甲板了,航母都能夠起降幾十噸戰鬥機,直升機機翼自然也架得起整個直升機。

其次,平衡力作用。架住機翼兩邊邊角這種抬架方式將使得機翼的受力點侷限到兩個點上,而這兩個受力點又因為槓桿的原理造成的超過機身重量好幾倍的重量。但是直升機旋翼卻不是這種工作原理的,直升機旋翼工作以後,這個受力點是一個非常均勻的著力方式,以旋翼中心慢慢的往兩邊攤開受力,越靠近旋翼中心的部位受力最大,越靠近邊翼則越小。也就是說,在直升機機翼最薄的地方實力受力非常小。


優己


你這個說法太模糊,你說的“架起來”,怎麼“架”是核心。

如果只是在很長的一段旋翼上面找一個很小的點架起來,那肯定是無法支撐直升機的重量的。

眾所周知,直升機是靠旋翼的旋轉切開空氣,讓經過直升機旋翼上表面的空氣與經過下表面的空氣流速差異實現向上升力的。

這也就使得,直升機在飛行的時候,整個旋翼與空氣接觸的部分都會產生向上的升力。那麼由這些與空氣接觸的面上無數個支點就充當了將旋翼“架起來”的作用。既然有無數個支點支撐,那麼直升機的重量織染就被眾多的這些支點分攤了,旋翼也就不會斷。


獨立船頭


一個動態一個靜態,沒法橫向對比啊。非得這麼對比的話你得找個足夠大足夠高的天花板,然後讓螺旋槳倒轉,這樣就能把直升機死死按在天花板上。就像之前看過一篇文章,是說F1賽車產生的下壓力大於車身重量很多,如果有一面足夠長的天花板,賽車完全可以倒過來在上面跑一樣。



biubiubiu130146508


這還不簡單嗎?你的受力模型是集中在一個點或者線上,你是把整個飛機的重力都等效到螺旋槳的一個截面上了,這是錯誤的。

飛機的重力應該等效到螺旋槳的垂直投影面上,飛機的重力應該均勻的作用於螺旋槳的投影面上。

壓強等於力除以面積p=f/s,如果你像你所說的話那麼面積s會很小很小,自然槳葉承受不了那麼大的壓強,但是如果你把面積換成槳葉的垂直投影面積那麼這個壓強就是槳葉的承受範圍之內了。

思考問題邏輯一定要清晰,不能偷換概念



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