旋翼机的空气动力学的原理是怎样的?( 三 )


不用改变整体重量和重心位置,把重量配置得离重心越远,自旋翼机就越稳定。例如,将飞行员的座位从重心向前移,将发动机从重心向后移,保持重心不变的情况下,自旋翼机会变得更加稳定。这和走钢丝者 (tightrope walker) 用一根长棍来增加自身的平衡是相同的原理。●螺旋桨推力线●
仅针对螺旋桨推力线本身而言,如果高于重心,当增加推力的时候,自旋翼机会有头部向下的趋势,而推力减小是会有抬头的趋势。螺旋桨推力线低于重心时,相反的情况会发生;如果推力线恰好通过重心或者在附近通过时,自旋翼机就不会有头部俯仰的动作发生。如图8所示。
旋翼机的空气动力学的原理是怎样的?
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图8 螺旋桨推力线高于重心的自旋翼机通常称为低姿 (LowProfile) 自旋翼机;螺旋桨推力线低于重心的被认为是高姿 (HighProfile) 自旋翼机。●旋翼力●
由于一些自旋翼机根本没有水平稳定面,而且螺旋桨推力线也是各不相同,自旋翼机的制造者可以通过把重心调整到旋翼力线的前面或者后面来获得期望的稳定性。如图9,假设向前飞行时CG位于旋翼力线的后方。如果阵风增加了攻角,旋翼力增大了,这同时导致了先后行桨叶的升力差,从而增加了桨叶挥舞角,导致旋翼的抬起。这个俯仰动作增加了相对于重心的力矩,导致攻角的进一步增加,这样的结果是一种不稳定的状态。如果CG位于旋翼力线的前方,阵风增加了攻角,导致桨盘产生同样的反应,但是这时旋翼力的增大和桨叶挥舞将减小力矩,从而减小攻角,这种情况就是一种稳定状态。
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图9 重心位与旋翼力线的前方的旋翼机比重心位与旋翼力线后方更稳定
●配平条件●
如前所述,制造者通过组合不同的稳定性因素来获得一架配平的自旋翼机 (trimmed gyroplane)。例如,如果你有一架重心低于螺旋桨推力线的自旋翼机,在加力的时候螺旋桨推力会造成头部向下的俯仰力矩。在这种类型的自旋翼机上, 为了补偿这种俯仰力矩,重心通常位于旋翼力线的后方。这个位置会产生一个抬头的俯仰力矩。相反的,如果重心高于螺旋桨推力线,重心通常在那个位于旋翼力线的前方。当然,机身阻力的位置,俯仰惯量和附加的水平稳定面都可以影响重心的位置。

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