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?为什么飞机螺旋桨旋转时产生的是拉力,而电风扇旋转时产生的是风_桨叶_螺旋桨_直升机

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本文目录

  • 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
  • 为什么飞机螺旋桨旋转时产生的是拉力,而电风扇旋转时产生的是风
  • 做菜时,究竟什么叫上浆呢
  • 直升机是如何获得向前的动力的
  • 大疆无人机装反了叶浆还能不能飞
  • 第六届世界互联网大会落幕,受邀企业表现如何
  • 直升机为什么必须有后面的小螺旋桨

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

其实,只要桨叶的受力角度搞正确,即使直升机是静止的,直接用桨叶把它给架起来也是可以的,简单来说就是:桨叶在旋转的时候是一个怎样的角度以及是如何受力的,那么静态时的桨叶也需要以同样的角度去受力,这样的话,桨叶就能把机身给架起来。大家不要想当然的觉得直升机的桨叶在旋转的时候是水平的啊,然后觉得桨叶对机身的作用力就是简单的垂直向上,这样去理解就错了,为什么?因为桨叶并不是直接跟桨轴连接在一起的,而是通过一个叫做“挥舞铰”的部件后才和桨轴连接在一起,这个挥舞铰的作用就是使桨叶能够上下摆动,保证飞行器在飞行时的稳定(挥舞铰的具体作用这里不作详细讨论),所以,在挥舞铰的作用下,直升机的桨叶在旋转的时候其实是这样的:

▲直升机桨叶受力分析图

桨叶在旋转时会稍微向上抬,形成一个 类似“倒锥形”的结构,如上图所示,从图中的受力分析我们可以看到,桨叶在高速旋转过程中,除了会受到升力的影响外,同时还会受到自身离心力(一种虚拟的惯性力)的影响,其中力F1是离心力沿桨叶方向的分力,F2则是与升力相反方向的分力,F2可以抵消掉一部分升力,使桨叶不能在升力的作用下无限度的往上抬,而是保持在一个特定的角度,而且根据桨叶不同位置距离桨轴的距离不同,受到的升力和离心力的大小也是不同的,即桨叶受到的升力也并不是简单的直接桨叶的某一点上,而是需要分配到桨叶的任何一个位置,同时,离心力的分力F1同时会对桨叶产生一个“拔”的力,这个力沿着桨叶方向,简单来说就是:桨叶不仅仅受到往上“抬”的力,同时还会受到一个“拔”的力。“拔”力的受力分析大概如下图所示:

图中F合为F1和F2的合力,这个合力同样起到把直升机拉起来的作用,所以,对于直升机的桨叶来说,首先是升力并不是作用在某一个点的,而是需要分配到整个桨叶上,同时离心力分力F1的作用会进一步减轻桨叶的负担,关于这个对桨叶的“拔”力,我们可以这样理解,举一个例子:用三条长的薄铁片看做是直升机的桨叶,一个重物看做是直升机,铁片固定在重物上,此时如果你直接用铁片抬,那么肯定不能把重物给抬起来,铁片会弯掉,但是如果从一定的角度(倒锥形)同时拉这三条长铁片的话,那么就能很轻松的把重物给抬起来了。因此,直升机的桨叶就有点类似这个原理,在不考虑流体对桨叶升力的话,我们可以直接理解成是通过“拉”或者“拔”桨叶把直升机带起来的。

▲“倒锥形”转动的桨叶

因此,如果想要在静态的时候通过桨叶把直升机“抬起来”,那么就应该把桨叶稍稍往上抬一定的角度,然后沿着桨叶的方向施加拉力,即通过“拔”、“拉”桨叶把直升机给架起来,而不会直接往上抬桨叶,直接往上抬的话,力的作用就集中在桨叶的某一个点,肯定是行不通的,而通过拉桨叶的话,其实力作用点就是在桨轴上,而不是直接在桨叶上,这种情况下,是有可能在静态时通过桨叶把直升机“拉”起来的!

为什么飞机螺旋桨旋转时产生的是拉力,而电风扇旋转时产生的是风

为什么飞机螺旋桨旋转时产生的是拉力,而电风扇旋转时产生的是风?

电风扇可是夏天省不了的电器,仲夏夜,空调加上电风扇,再来一部《决战中途岛》,那绝对是一种享受,美军飞行员驾驶着“无畏”式俯冲轰炸机冒着密集的高射炮火,将炸弹了投向了赤城号航母甲板后方,炸弹穿过甲板在机库中爆炸,赤城号弹药殉爆,不就就沉入波光粼粼的太平洋。

但问题来了,这电风扇吹出的是丝丝凉风,而二战的战斗机前面也是个大风扇,却能将飞机拉到天上,两者之间的差距怎么会那么大呢?

螺旋桨飞机是怎么飞上天的?

早期的飞机都是螺旋桨作为动力的,现代飞机则大都是喷气式动力,所以两者起飞的时候有些许差别,因为螺旋桨飞机发动机在前方,重心也在前方,所以是后三点式起落架,起飞时先抬起尾翼。喷气式发动机重心比较靠后,起飞时先抬起机头,其余的飞行原理就差别不大了!

让飞机起飞的真是伯努利原理吗?

说起飞机飞行的原理,即使上网查询告诉你的也是伯努利原理,道理很简单,机翼上方气流速度大于下方,所以上方气压低,下方气压高,所以产生了升力!而且书本上夹张纸条吹口气就知道原理了一目了然,简直好有道理!

但其实飞机如果真的只靠伯努利原理的话,那估计机翼要增加数倍,因为飞机的升力,我们不排除有一部分来自伯努利原理,但更多的是迎角以及涡流和襟翼,还有附面层下洗气流,90%以上的升力都来自这些区域!

飞机的迎角非常关键,它是飞行器升力的主要来源,它必须在一定的迎角内飞行,比如起飞时推力最大,尾翼向下偏转,给一个抬头力矩,迎角比较大,然后襟翼放下,增加升力,起飞爬升后,襟翼渐渐收起,等爬到一定高度后飞机改平,其实此时仍然有一定的迎角,这个是机翼设计时就有一定的迎角,巡航时保持飞行器的升力!

以前的飞机都是液压或者线控式,都是静安定设计,没有所谓的飞控系统,所以人力都必须要随时控制飞机,不能离开驾驶舱,但现代飞机为了节省油料以及获得更好的飞行性能,大都采用静不安定设计,连客机都开始放宽静稳定设计,因为可以带来更高的升阻比,降低油耗等!

但却有一个缺点,放宽静稳定设计后,所有的操纵面大大小小几十个,用人力来控制显然不人道,所以就会有一套飞控系统来控制,但飞控一旦故障,事情就严重了,去年波音737的事故就是迎角传感器故障,导致飞控认为飞机迎角过大而开始自动调整飞机飞行姿态!

攻角传感器(迎角)

然后就反复调整飞机进入俯冲,以增加速度,获得升力,但结果此时飞机并没有迎角偏大,结果飞机在飞行员控制下强行拉起,然后飞控又进入俯冲,最后飞机失去高度坠毁!

飞机迎角是不是很重要?

当然飞机动力更重要!

其实飞机采用什么动力根本就没啥关系,足够的推重比即可,一般喷气式战斗机至少也得0.6左右,大部分三代机都是0.8到1.0,而现代高性能战斗机则是1.1-1.2!

客机和早期的螺旋桨飞机,推重比就很低了,只需要0.1-0.2即可,当然两者机翼形状不一样,早起螺旋桨飞机都是矩形翼,或者椭圆翼,升力比较大,但阻力也大,而且不适合高速飞行!现代飞机的梯形翼或者三角翼,或者两者结合,甚至前掠翼等,都是高性能机翼!

只要有合适的发动机,连板砖都飞起来,英雄不问出处,螺旋桨也能提供动力,它转动把空气向后推,反作用力飞机取得飞行的动力,这个向后推出的空气量产生的拉力和飞机重量相比,就是推重比了,但有几个非常关键的参数就是,螺旋桨形状、桨距和转速。

桨型很关键,如果装个电风扇那样宽大的螺旋桨上去,尽管它排出的空气量确实不小,但还有一个螺旋桨的面积产生的阻力,绝对得不偿失!

还有一个则是桨距,这个很好理解,桨距就是螺旋桨偏转的角度,当然角度越大,风量也越大,但它总有个极限,比如变成90度就没戏了,所以它和转速以及桨型之间有一个关系,最大化利用动力当然是极好的!

不同桨距模式

最后则是转速,螺旋桨尖很容易在高速下突破音速,所以此时螺旋桨尖就气流就分离了,失去了螺旋桨的作用,因此避免超音速气流分离也是高速空气桨的可以课题,这个其实简单,控制转速不就好了么?但同样存在一个效率问题。

电风扇怎么就没飞上天呢?

准确的说电风扇没有上天是因为它的功率太低了,比如直升机全都是螺旋桨产生的升力来来悬停,当然还有部分地效作用,所以直升机悬停分有地效悬停和无地效悬停,相对有地效悬停海拔可以高一些,无地效悬停海拔就比较低了!

差别可不是一般的大

道理很简单,螺旋桨产生的拉力和飞行器重量相等时,即可悬停,有地效悬停就是螺旋桨和地面之间产生类似一个气垫效应托住飞机(当直升机距离地面比较近时,其旋翼下洗气流会受到地面的影响,地面阻碍造成的流场变化使旋翼消耗的诱导功率(用于加速流经旋翼的空气)减小),而无地效悬停就是没有这个气垫效应!所以两者是有比较大差异的!

当电风扇吹风面朝下时,它也产生了气垫效应和推力,但这个力不足以和它自身的重力抗衡,因此它无法起飞,但此时你如果将其放在弹簧秤上称一下,那么就可以明白,此时它的重量降低了,而减少的重量就是电风扇转动时产生的升力,当然电风扇的质量是不会变的。

如果你使用一个大功率的无刷高速电机,装上螺旋桨,然后调节转速,它是会飞起来的,但有一个作用你不可忽视,就是反向扭矩导致的扭转,这就是直升机要尾桨来平衡的原因或者用俄罗斯卡-52类似的串列正反转螺旋桨!

无刷电机+双螺旋浆

或者用麦道著名的MD600N无尾桨直升机,其实在那粗大的尾梁内,有一个从主旋翼下方导入气流经过一个风扇到尾部的开孔,它的好处时候没有尾桨不会不小心打到障碍物!

MD600N直升机尾梁结构

MD600N直升机

做菜时,究竟什么叫上浆呢

上浆是烹饪工艺中的一个专业术语,行业中也叫做码芡,老一辈厨师叫“穿衣”。就是按照菜肴特点将动物性原料在加热前用淀粉、蛋液等辅料拌和,是原料表面形成浆膜的一种烹调辅助手段。简单来说,就是在小型原料(丝、丁、条、片等)的表面裹一层薄薄的浆状物的一种至嫩工艺。

上浆后的图片

下面,从一个烹饪专业老师的角度,给你系统介绍一下,望有用。

上浆的作用

  1. 能够使菜肴形成嫩、滑、柔软的特点
  2. 缩短烹调时间,加快菜肴成熟速度
  3. 保护原料中的营养素
  4. 增加菜肴的色泽和滋味

浆的种类及应用

  1. 水粉浆:水+淀粉+盐+味精调和而成,比如熘肝尖
  2. 全蛋浆:全蛋液+淀粉+盐+味精调和而成,比如熘肉片、宫保鸡丁等
  3. 蛋清浆:鸡蛋清+淀粉+盐+味精调和而成,比如熘鱼片、炒鸡丝等

上浆的鱼片

熘鱼片:色泽洁白,口感滑嫩

总结一下,上浆就是给小型的动物性原料薄薄的裹一层浆状物,使原料烹调后口感更加滑嫩。

直升机是如何获得向前的动力的

1939年9月14日,美国工程师西科斯基研制的VS-300直升机试飞成功,这是现代直升机的开山鼻祖。直升机具备几乎任意地形下起降的条件,空中悬停、快速升降等特性比固定翼飞机优势明显,所以在抗震救灾、巡逻补给等关键时刻发挥了不可替代的作用。

直升机按螺旋桨划类大体上分为单旋翼式、双旋翼式。不管何种飞机垂直往上的上升拉力不难解释:依靠驱动螺旋桨旋翼的高速旋转产生巨大托举力。而水平移动比垂直移动相对复杂,是直升机的主螺旋桨翼轴线向前面大幅倾斜,这时向上的托举力就被分成了向前的拉力和向上的托举力。说白了螺旋桨的旋翼和固定翼飞机的机翼原理一样,机翼上面有弧度下面较平滑,当螺旋桨高度旋转切割空气时,造成机翼上下的空气流速不一致,从而产生了巨大的气压差值。相对于主螺旋桨不倾斜外,不一样的地方只是一个斜着切割空气一个水平切割空气。这就是为什么我们在影视剧中看到直升机向前飞行时会向前压着机身,斜着飞出去的原因。但螺旋桨在高速旋转下往往会产生一个和旋转方向相反的反扭力,为平衡该力使机身平稳不摇晃, 直升机还有增加了一个尾翼,利用其产生的拉推力对抗消除旋翼旋转时机体的旋转。

螺旋桨的旋翼巨大,看上去像一个大号的风扇,但主旋翼绝不是像风扇叶一样固定一体的,每个旋翼都是独立的单位可以轻松调节角度,里面有一套机械检测控制系统,根据力学原理可以随意增大或缩小切旋翼的倾斜角度。要前进的话机身前倾就要产生夹角,让机尾和机头不在一个水平面,而且前者的升力要大于后者的升力。螺旋桨是直升机前后左右上下运动的主要元件,但稍微改变的旋翼角度也是其运动的核心所在。【作者:小成】

大疆无人机装反了叶浆还能不能飞

不能,装反了飞不起来。无人机飞行主要靠桨叶旋转产生的反作用力。现在无人机都会区分正反桨,看下说明书即可。

第六届世界互联网大会落幕,受邀企业表现如何

素有“中国最后的枕水人家”之誉的乌镇,经过数届世界互联网大会的洗礼,已成为一个中国数字化小镇的代表。乌镇的变化,折射出这个世界因为互联网而带来的改变无处不在。

  2019年10月22日,为期5天的第六届世界互联网大会落下帷幕。会议期间15项世界互联网领先科技成果的发布、互联网大佬的一举一动,均成为网友关注的焦点。不过,今天小编想与大家分享的是安防企业在世界互联网大会上的高光时刻,下面就一起来看看吧。

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直升机为什么必须有后面的小螺旋桨

科普的答案有好几个了,我讲点专业的吧。

我的回答是:

直升机并不是必须要有后面的”小螺旋桨“,或者说,”尾桨“。

为什么呢?这要从尾桨的作用说起。单旋翼带尾桨直升机其尾桨的作用有两点:

  1. 平衡直升机反扭矩;

  2. 提供直升机航向操纵;

只要其他布局能够代替尾桨实现这两个作用,那就不必须要有尾桨了,下面我将针对多种”无尾桨“的直升机布局一一介绍。


几种无尾桨的直升机布局介绍

  • 真·无尾桨:直升机无尾桨系统(NOTAR (NO TAil Rotor))是由美国麦克唐纳·道格拉斯公司首创的,其结构原理如下图所示,简单来说,就是在尾梁内部装一个风扇,尾梁上方有进气口,进气通过风扇之后尾部排出,代替尾桨的作用,同时,风扇可以变距,通过变距改变风量大小实现航向操纵。

  • 纵列式/横列式布局:这个大家都很熟悉了,大名鼎鼎的支奴干就是纵列式布局(记得专业叫纵列式哦,以后别叫串联、串列啥的啦),多年前名噪一时的卡-22复合式直升机就是横列式布局的(如下图)。双旋翼通过传动轴联接保证旋翼转速相同,通过总距差动实现反扭矩平衡,同样通过总距差动实现航向操纵。

  • 共轴式布局:这个布局大家也都很熟悉,卡莫夫设计局有很多经典设计,西科斯基的X2、S97、SB》1更是近几年声名赫赫,下图SB》1。其双旋翼操纵机理与纵列式和横列式类似。

  • 交叉旋翼:这个旋翼大家可能见得比较少,其设计很有意思,两个旋翼交叉在一起,实际原理和横列式没有太大的差别,旋翼朝两侧各有倾斜角度。有的读者可能会觉得这种构型旋翼拉力会浪费一部分在侧向,实际上相比尾桨消耗的功率,浪费的拉力消耗的功率可能还更低些,此外这样设计的直升机不管是宽度还是长度都更小,更紧凑,便于执行一些特种任务,尤其是侦察。如下图。

  • 桨尖喷气驱动:这种的就更少,不过也还是有,其原理就是旋翼不通过发动机驱动,而是桨尖喷气驱动,(桨尖喷气其实基本原理和真·无尾桨差不太多,不过更复杂,有兴趣的可以翻翻我的头条号,我有专门写过文章)这样就不存在反扭矩的问题了。不过这类旋翼飞行器都没有量产的,只有原型机,如下图(桨尖喷气驱动旋翼旋转起飞,高速前飞的时候,旋翼会进入自转模式)。

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