直升机的发动机是什么?
我的理解很简单,我想你一定知道 直升机的螺旋桨作用,没错 就是旋转,然后向下产生风力,进而推动直升机,但是不知道你有没有仔细看过,直升机向前飞的时候,总是头部向下,屁股朝上这样的姿势,向左向右时也有倾斜的 比如直升机悬浮时 是完全水平的,产生的风力是向下的,当直升机前倾的时候,产生的风力就同时向下又向后,所以就向前飞了,其他方向同理
下面是复制的
延直升机旋翼叶片的切向做剖面,可得到一个形状,我们称之为桨型。该形状与机翼翼型(定义与桨型定义类似)相似,均具有较好的气动力特征,即在与空气的相对运动中,能够产生向上的气动升力。与固定翼飞机不同的是,固定翼飞机是通过机翼与气流的直线(这说法不确切,但宏观上说,问题不大,可以这么理解)运动产生上述气动升力。而直升机是通过使旋翼做圆周运动,产生上述气动升力。该气动升力通过旋翼的传载将直升机拉起(飞起来)。
上面已经提到,直升机飞起来需要旋翼的旋转。我们知道,当旋翼旋转的时候,同时将对机身产生一个反方向旋转的反扭矩。为平衡该反扭矩,故设置一个尾梁和一个尾桨,产生一个扭矩去平衡旋翼的反扭矩。
最后,直升机的旋翼,剖面应该是一个桨型(即翼型),通常是上凸下平(或凹)。这个有现成的桨型手册或桨型数据库的。而平面形状来说,是一个长宽比很大的矩形,在桨尖处,为避免激波的产生,有后掠角或弯曲。
旋翼的空气动力特点
(1)产生向上的升力用来克服直升机的重力。 即使直升机的发动机空中停车时, 驾驶员可通过操纵旋翼使其自转,仍可产生一定升 力,减缓直升机下降趋势。
(2)产生向前的水平分力克服空气阻 力使直升机前进,类似于飞机上推进器的作用(例 如螺旋桨或喷气发动机)。
(3)产生其他分力及力矩对直升机; 进行控制或机动飞行,类似于飞机上各操纵面的作用。 旋翼由数片桨叶及一个桨毂组成。工作时,桨叶与空气作相对 运动,产生空气动力;桨毂则是用来连接 桨叶和旋翼轴,以转动旋翼。桨叶一般通过铰接方式与桨毂连接。
垂直上升
直升机在四周有较高障碍物的狭小场地悬停起飞后无法以爬升飞行方式超越障碍物,垂直上升飞行是超越障碍物获取飞行高度的有效方式。在上述情况下一些特殊空间和区域作 业,直升机的垂直上升性能则具有非常重要的实用价值。
垂直上升时直升机的力及需用功率
直升机垂直上升飞行速度称为上升率以 Vy表示。通常直升机的垂直上升速度都不大, 机体阻力与飞行重量 G比较起来则为一个小量,可以忽略不计,因此直升机垂直上升时力 的平衡与悬停时基本相同。即
铅垂方向:T1=G
水平侧向: T尾=T3
垂直上升时旋翼需用功率,主要由三部分组成:诱导功率P诱;型阻功率P型,以及旋翼上升做功的上升功率P升,即
P垂升=P诱+P型+P升
垂直上升与悬停状态相比,诱导功率虽然随上升高度的增加其值有所减小,然而随着 Vy的增加被忽略的机体阻力的功率损耗也有所增加,这两项大至相抵。型阻功率也可认为与悬停状态相同。 因此在粗略分析中可以近似认为垂直上升时P诱与P型之和与悬停时的旋 翼需用功率相等。然而上升功率P升=T1Vy则随垂直上升速度线性增加。因此垂直上升的总需用功率比悬停时的需用功率大,并且随上升率的增加而增加。
垂直下降
直升机的垂直下降与垂直上升相反,利用它可以使直升机在被高大障碍物所包围的狭小 场地着陆。由于这时旋翼的诱导速度与其运动的相对来流方向相反,流经桨盘的两股方向相反的气流使旋翼流场变得更加复杂。随着下降率的增加,当两股气流的速度数值十分接近时,直升机会进入不稳定的“涡环状态”,这时经典的动量理论不能反映流过旋翼气流的流 动规律,通常利用以实验为基础的半经验理论进行描述。下面重点介绍垂直下降中旋翼特有的这一物理现象及相关问题。
垂直下降的直升机的力及需用功率
垂直下降与悬停及垂直上升时力的平衡基本一样,即
铅垂方面: T1=G 水平侧面:T尾=T3
垂直下降时旋奠的需用功率,类似于垂直上升,可写成
P垂降=P诱+P型+P降
需用功率与垂直上升的差别主要 表现在两个方面:(1)P降中的Vy 数值为负。即下降的重力做功,旋翼气流中获取能量。(2)在垂直下降速度较小时,P诱由于旋翼周围的不规 则的紊乱流动使旋翼垂直下降状态诱 导的功率增大。直升机垂直下降中,旋翼从下降中所获取的能量,在很大的速度范围内,消耗到诱导功率中去了。
五、直升机的前飞
直升机的前飞,特别是平飞,是其最基本的一种飞行状态。直升机作为一种运输工具, 主要依靠前飞来完成其作业任务。为了更好地了解有关直升机前飞时的飞行特点,从无侧滑 的等速直线平飞人手,有关上升率Vy不为零的前飞(上升和下降)留在下一节介绍。 直升机的水平直线飞行简称平飞。平飞是直升机使用最多的飞行状态,旋翼的许多特点 在乎飞时表现得更为明显。直升机平飞的许多性能决定于旋翼的空气动力特性,因此需要首 先说明这种飞行状态下直升机的力和旋翼的需用功率。
平飞时力的平衡
相对于速度轴系平飞时,作用在直升机上的力主要有旋空拉力T,全机重力 G,机体的废阻力 X身及尾桨推力T尾。前飞时速度轴系选取的原则是: X铀指向飞行速度V方向; Y轴垂直于X轴向上为正,2轴按右手法则确定。保持直升机等速直线平飞的力的平衡条件为
X轴:T2=X身
Y轴: T1=G
Z轴:T3约等于T尾
其中 Tl, T2, T3分别为旋翼拉力在 X, Y,Z三个方向的分量。 对于单旋翼带尾桨直升机,由于尾桨轴线通常不在旋翼的旋转平面内,为保持侧向力矩 平衡,直升机稍带坡度角 r,故尾桨推力与水平面之间的夹角为 y,T尾与T3方向不完全 一致,因为 y角很小,即cosr约等于1,故Z向力采用近似等号。
平飞需用功率及其随速度的变化
平飞时,飞行速度垂直分量 Vv=0,旋翼在重力方向和Z方向均无位移,在这两个方向的分力不做功,此时旋翼的需用功率由 三部分组成:型阻功率——P型;诱导 功率——P诱;废阻功率——P废。其中第三项是旋翼拉力克服机身阻力所消 耗的功率。
从上图可以看出,旋翼拉力的 第二分力 T2可平衡机身阻力 X身。对旋翼而言,其分力T2在X轴方向以速度V作位移。显然旋翼必须做功,P =T2V或P废=X身V,而机身废阻X身 在机身相对水平面姿态变化不大的情况 下,其值近似与V的平方成正比,这样 废阻功率P废就可以近似认为与平飞速 度的三次方成正比,如图中的点划线③所示。
平飞时,诱导功率为P诱=TV,其中T为旋翼拉力, vl为诱导速度。当飞行重量不变 时,近似认为旋翼拉力不变,诱导速度271随平飞速度 V的增大而减小,因此平飞诱导功率 P诱随平飞速度V的变化如上图中细实线②所示。
平飞型阻功率尸型则与桨叶平均迎角有关。随平飞速度的增加其平均迎角变化不大。所以P型随乎飞速度V的变化不大,如图中虚线①所示。
图中的实线④为上述三项之和,即总的平飞需用功率P平需随平飞速度的变化而变化。 它是一条马鞍形的曲线:小速度平飞时,废阻功率很小,但这时诱导功率很大,所以总的乎 飞需用功率仍然很大。但比悬停时要小些。在一定速度范围内,随着平飞速度的增加,由于 诱导功率急剧下降,而废阻功率的增量不大,因此总的平飞需用功率随乎飞速度的增加呈下 降趋势,但这种下降趋势随 V的增加逐渐减缓。速度继续增加则由于废阻功率随平飞速度 增加急剧增加。平飞需用功率随 V的增加在达到平飞需用功率的最低点后增加;总的平飞 需用功率随 V的变化则呈上升趋势,而且变得愈来愈明显。
直升机的后飞
相对气流不对称,引起挥舞及桨叶迎角的变化
直升机的侧飞
侧飞是直升机特有的又一种飞行状态,它与悬停、小速度垂直飞行及后飞 一起是实施某些特殊作业不可缺少的飞行性能。一般侧飞是在悬停基础上实施 的飞行状态。其特点是要多注意侧向力 的变化和平衡。由于直升机机体的侧向 投影面积很大,机体在侧飞时其空气动 力阻力特别大,因此直升机侧飞速度通 常很小。由于单旋翼带尾桨直升机的侧 向受力是不对称的,因此左侧飞和右侧 飞受力各不相同。向后行桨叶一侧侧飞,旋翼拉力向后行桨叶一例的水平分量大于向前行桨叶一侧的尾桨推力,直 升机向后方向运动,会产生与水平分量反向的空气动力阻力Z。当侧力平衡时,水平分量等于尾桨推力与空气动力 阻力之和,能保持等速向后行桨叶一侧侧飞。向前行桨叶一例侧飞时,旋翼拉 力的水平分量小于尾桨推力,在剩余尾桨推力作用下,直升机向民桨推力方向一例运动,空气动力阻力与尾桨推力反向,当侧力平衡时,保持等速向前行桨叶一侧飞行。
直升机的起飞
直升机利用旋翼拉力从离开地面、并增速上升至一定高度的运动过程叫做起飞。直升机具有多种起飞方式,可以垂直起飞,也可以像固定翼飞机一样滑跑起飞。具体采用何种方式起飞,必须根据场地面积的大小、大气条件、周围障碍物的高度和起飞重量大小等具体情况决定。
垂直起飞是直升机从垂直离地到一定高度上悬停,然后按一定的轨迹爬升增速的过程。 爬升高度视周围障碍物的高度而定。一般而言,作为起飞过程完成的离地高度约为20—30m,速度接近其经济速度。直升机根据不同的具体情况,可以采用两种不同的垂直起飞方法。
正常垂直起飞
阿赫耶1-c涡轴发动机的特点。
阿赫耶(Arriel):结构形式:自由涡轮式单转子涡轮轴发动机。
功率范围:447-656kW。
现状生产:产量截至2004年底共生产6261台,预计到2014年还将生产2306台。
价格:30-36万美元(2005年)。
用途:阿赫耶1B欧洲直升机公司单发AS.350B。阿赫耶1C欧洲直升机公司双发SA.365N。阿赫耶1C1欧洲直升机公司双发SA.65N“海豚”。阿赫耶1C2欧洲直升机公司双发SA.365N“海豚”N2。阿赫耶1D欧洲直升机公司单发AS.550A1/C/M/S(停产)。阿赫耶1D1欧洲直升机公司单发AS.350B-2、AS.550A/C/M/S/U2。阿赫耶1E2欧洲直升机公司双发EC 145/BK.117C。阿赫耶1K阿古斯塔公司双发A109K(停产)。阿赫耶1K1阿古斯塔公司双发A109K2。阿赫耶1S西科斯基公司双发S-76A/A+/C。阿赫耶1S1西科斯基公司双发S-76A+++。阿赫耶2B欧洲直升机公司双发AS.350B3/EC 130B4“松鼠”。阿赫耶2C欧洲直升机公司双发AS.365N3“海豚”。阿赫耶2C1欧洲直升机公司双发EC 155“海豚”。阿赫耶2C2欧洲直升机公司双发EC 155B1“海豚”。阿赫耶2S1西科斯基公司双发S-76C+。阿赫耶2S2西科斯基公司双发S-76D(临时名称)。涡轴8哈尔滨双发直9(AS.365N)。
研制概况:阿赫耶发动机是由法国透博梅卡公司在20世纪70年代初期开始发展的一种单转子自由涡轮式涡轮轴发动机,用来满足当时迅速扩大的轻型直升机市场的要求,和取代该公司当时应用非常广的阿都斯特(Artouste)和阿斯泰阻(Astazou)发动机。
透博梅卡公司是赛峰集团的一部分。透博梅卡在直升机发动机方面世界排名第一,为民用和准军用直升机生产并销售各级别燃气涡轮发动机,并通过其遍布全球的服务站和维修中心为其提供支持服务。
透博梅卡公司生产的涡轮发动机推力范围广,在450-3000马力之间,为世界上各主要直升机公司提供动力,如欧直公司、西科斯基公司、奥古斯塔公司、Denel公司、Kamov公司、HAL公司、波音公司等。透博梅卡公司在军用市场中也有不俗表现,为世界上很多军队的直升机(虎式直升机、NH90、A109 Power、AW101等)提供动力。公司遍布全球的代表和驻场技术人员确保其为客户提供高品质的服务
截止至2011年,有70多年历史的透博梅卡公司累计生产了自己设计的68,000台发动机(目前在用的有15,200台),2,350家客户遍布全球155个国家和地区。其发动机功率范围在450~3000轴马力之间,总运转时间超过8,800万小时。
阿赫耶系列发动机 – 成功典范
Arriel系列发动机:
- 自1977问世以来,阿赫耶发动机毫无疑问地被载入航空史册。目前,已经交付了1万多台,累计三千五百万飞行小时。
直升机的发动机
直升机构造--发动机;直升机的动力装置大体上分为两类,即航空活塞式发动机和航空涡轮轴发动机。 在直升机发展初期,均采用技术上比较成熟的航空活塞式发动机作为直升机的动力装置。但由于其振动大,功率质量比和功率体积比小、控制复杂等许多问题,人们就利用已经 发展起来的涡轮喷气技术寻求性能优良的直升机动力装置,从而研制成功直升机用涡轮铀发动机。 实践证明,涡轮轴发动机较活塞式发动机更能适合直升机的飞行特点。当今世界上,除部分小型直升机还在使用活塞式发动机外,涡轮轴发动机已成为直升机动力装置的主要形式。
航空涡轮轴发动机,或简称为涡铀发动机,是一种输出轴功率的涡轮喷气发动机。法国 是最先研制涡轴发动机的国家。50年代初,透博梅卡公司研制成一种只有一级离心式叶轮压气机、两级涡轮的单转于、输出轴功率的直升机用发动机,功率达到了206kW(280hp), 成为世界上第一台直升机用航空涡轮轴发动机,定名为“阿都斯特—l”(Artouste—1)。首先装用这种发动机的直升机是美国贝尔直升机公司生产的Bell 47(编号为XH—13F),于1954年进行了首飞。
涡轴发动机自从问世近40年来,产品不断改进发展,结构、性能一代比一代好,型号不断推陈出新。据不完全统计,世界上直升机用航空涡轴发动机,经历了四代发展时期,输出轴功率从几十千瓦到数千千瓦,大大小小约有二十几个发展系列。
我想问一下 一架直升机200公斤 要用多大的发动机 和多大的螺旋桨 请注意是直升机 不是旋翼机
您提出的200kg是空机重量还是起飞总重量?旋翼的直径不光是和起飞重量有关,也和旋翼的宽度也就是弦展以及旋翼的片数多少有关,弦展越宽相对升力越大,旋翼片数越多产生的升力也越大,如果是200kg是最大起飞重量,通常这样常规直升机的即使只有两片旋翼,那么旋翼直径至少会超过5米以上,共轴机由于有两副互为反向旋转的旋翼,其效率相比常规直升机高些,它的旋翼直径会小些4米左右就可以了。
以前无聊的时候统计过一些轻型直升机的重量与功率之比,在设计合理的情况下,一个千瓦比较合适的载重是3.5~5kg,共轴机的旋翼效率高些,会超过6.5kg,如果真的打算自己做的话,最好把发动机余量留得多一些,至少准备个45千瓦以上的,因为很多意想不到的制作失误都会导致额外的功率损耗,喜欢直升机,可以到科技论坛的旋翼机版块去查找这方面资料,那里直升机资料是全国最多的,而且如果愿意花费心思琢磨自己设计制作,也有很多图纸以及计算软件可以下载使用,其中有个颇受欢迎的旋翼计算器软件可以很方便的计算旋翼的直径转速与发动机功率。
至于发动机摩托车的不是不能用,而是不好改装,航空发动机要求发动机越轻功率却越大最好,国内大功率的飞行器很多都是喜欢使用一些进口二手的二冲程快艇发动机,国内目前大部分私人制作的旋翼机都是使用的快艇发动机,45千瓦左右按照成色好坏,通常在5000~8000不等,这样的发动机可以在旋翼机论坛上的发动机版块里买到。