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直升机螺旋桨桨叶为什么是软的(为什么有些直升机螺旋桨桨叶数量不同)

直升机螺旋桨桨叶为什么是软的(为什么有些直升机螺旋桨桨叶数量不同)首先先搞清楚一件事,就是直升机为什么能够飞起来?我来用最简单易懂的语言讲一下。就拿NBA传奇巨星科比-布莱恩特失事的直升机来说吧,这款是美国西科斯基公司生产的S-76B型直升机,它是以推动主回旋翼及尾回旋翼的四片旋翼运转,也就是说它有四片桨叶。再比如国产运输直升机直20,它是中国自主设计制造的10吨级战术通用直升机,最典型的特征就是采用了5片桨叶的设计。那么为什么直升机们要这么设计呢?

序言

直升机旋翼桨叶的数量是否会影响直升机的性能?

体型越大的直升机,叶片的数量越多吗?

为什么有的直升机螺旋桨上是四片叶子,而有的却是两片叶子呢?

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如果你仔细观察过直升机的外形,就会发现一个很奇怪的现象,就是它们的螺旋桨桨叶数量都不同。

就拿NBA传奇巨星科比-布莱恩特失事的直升机来说吧,这款是美国西科斯基公司生产的S-76B型直升机,它是以推动主回旋翼及尾回旋翼的四片旋翼运转,也就是说它有四片桨叶。

直升机螺旋桨桨叶为什么是软的(为什么有些直升机螺旋桨桨叶数量不同)(2)

再比如国产运输直升机直20,它是中国自主设计制造的10吨级战术通用直升机,最典型的特征就是采用了5片桨叶的设计。

那么为什么直升机们要这么设计呢?

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直升机旋翼作用

我来用最简单易懂的语言讲一下。

首先先搞清楚一件事,就是直升机为什么能够飞起来?

原理很简单,就是旋翼产生的升力大于起飞重量。而升力的大小,取决于旋翼的转速和旋翼转动所扫过的面积。

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其中转速是按双叶旋翼算的,四叶的话相当于转速翻倍,也就是说转速和桨叶数量是有关系的。而面积呢,它又跟桨叶的长度有关系。

所以呢,总结一句话就是,旋翼长度和叶数对升力的影响显而易见。

我来举两个例子吧。

比如在国内非常常见的罗宾逊R-22民用直升机,它采用的是两旋翼。该机的最大起飞重量仅有621千克,旋翼旋翼的直径也只有7.67米。

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而当今服役中最重、最大的直升机-俄罗斯米-26重型直升机,它的旋翼数量为8片,旋翼直径达到了32米,最大起飞重量则达到了56吨。

所以你看越是重型的直升机,桨叶越长越多。

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一般来说,旋翼越多,在旋转时旋翼表面受到的阻力越大,因此就越需要更强大的发动机来保持一定的转速,提供足够的升力。

同时,桨叶越多,每一片桨叶上所承受的载重就越小,就越便于通过不同的桨叶角度,来调整直升机的细节姿态,从而让直升机拥有更强的机动性和控制力。

但是桨叶也不能无限增多,因为桨叶是需要控制的,直升机的升降进退转向,都是需要精确操纵桨盘桨叶实现的,多了控制不住也不行。

而且不同桨叶数量的旋翼,其铰接方式也是有不同选择的。

比如美国在50年代,卡曼公司就研制过双旋翼交叉式直升机K-600,也就是通过各自旋翼向不同方向旋转,来平衡旋翼旋转产生的力矩。

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再比如美国的CH-47 支奴干运输直升机,该机最大的特点就在于其采用了前后纵列式双旋翼设计。

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在飞机的机头和机尾各装备1个螺旋桨,这样节省了常规直升机所必需的长长的尾梁,也省去了尾桨所浪费的飞机发动机功率,从而可以做到占地面积更小、载荷却更大。

此外,还需要考虑的一个问题就是,旋翼数量越多,产生的噪音会不会越高?

我们知道直升机旋翼的旋转速度越快,旋翼与空气摩擦的就越剧烈,噪音音频就越高。而旋翼数量越多,与空气的接触面就越多。

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在同等转速下,旋翼越多,带来的噪声响度就越高,但可以降低高频噪音的频率。

所以,如果放在同样的功率条件下,旋翼多的直升机制造的噪音虽然响度高,但转速稍慢频率低。相对来说传播距离较短,而旋翼少但转速稍快的直升机的旋翼噪音频率高,传播的就比较远。

感悟

纵观世界直升机发展史:

从1903年美国莱特兄弟发明的世界上第一架飞机开始算起,1907年法国人保罗·科尔尼研制出了人类第一架载人直升机。

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这架直升机仅靠自身动力离开地面0.3米,完成了垂直升空,还连续飞行了20秒钟,实现了自由飞行。

航空业仅过去了100多年,而现在出现了各种各样的直升机,比如运输直升机、反潜直升机、武装直升机、民用直升机等等。

能让直升飞机产生升力的核心部件肯定是旋翼,但同时,直升机还有一个尾部的螺旋桨。

由于旋翼相对机身在不停的高速旋转,因此其对机身就会有一个反扭力,此时若没有相应措施抵消这个反扭力,那机身就会随着旋翼原地打转。

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当然了,直升机抵消反扭力的方案有很多,最常规的是采用尾桨。也就是主旋翼顺时针转,对机身就产生逆时针方向的反扭力,尾桨就必须或推或拉,产生顺时针方向的推力,以抵消主旋翼的反扭力。

而在设计直升机的时候,到底要弄几个旋翼,不是拍脑袋决定的,而是建立在大量理论、软件和硬件试验的基础上,经过一系列的数据计算得出来的。

那么中国直升机技术现在发展如何?

想了解的朋友记得关注我,后期我们再聊~

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