私人飞机高手:详细介绍旋翼机的操控知识
作者:  来源: http://yutaijiuzhou.com/gsxw/n613.html   发布时间:2018-06-08

早期的旋翼机只有简单的操纵系统,机动性能也很有限。随着技术的进步,研制出了更好的旋翼控制系统和更好的操纵面。因此,现代的旋翼机仍具有维护简单的优点,却能享受高操控性的乐趣。


周期操纵

周期操纵使得你能够倾斜旋翼系统来提供所需的能力。倾斜旋翼系统能提供爬升、下降和侧飞。最常见的方法是利用操纵杆,通过推拉管或柔软缆绳改变旋翼头的倾角。另一些旋翼机直接利用头顶刚性连杆直接操纵旋翼头的倾角,操纵硬杆拐弯并伸到驾驶员的前方,由于这是直接连接,周期操纵响应对操纵输入是相反的。推杆使桨盘后倾,升力增大,旋翼机爬升;拉杆则导致下降。


油门

大部分发动机都使用油门来增大和减小发动机功率,此时飞机拉力也随之增加和减少。根据控制系统的设计,油门与功率可能是也可能不是线性关系,对于大部分旋翼机而言,50%的油门开度可能意味着80~90%的发动机可用功率。这种灵敏度的变化程度使得你必须熟悉一架特定旋翼机独特的油门特性和发动机响应。


方向舵

方向舵是在座舱通过脚蹬进行操纵,从而控制飞机的航向运动的。对旋翼机而言,这一控制是通过更类似于固定翼飞机的方向舵的控制方式来实现,而不是直升机的反扭矩脚蹬(尾桨脚蹬)。方向舵用于保持协调的飞行的,有时也可能用于补偿螺旋桨扭矩。方向舵的灵敏度和效率与舵面气流速度直接成比例。所以,很多旋翼机的方向舵布置于螺旋桨的滑流范围,以便在发动机工作时提供出色的操纵性。但在发动机慢车或停止时,这种布置的效率更低,需要更大的偏转。


水平尾翼面

大部分旋翼机的水平尾翼面不是飞行员可操纵的。这些固定翼面,或者说安定面,是旋翼机设计时用于增加飞机的俯仰稳定性的。即使一些用到它们的旋翼机也只使用很小的安定面。这样会使稳定性稍差而操控能力更好。有时候会用到可动水平翼面,或升力面,作为一个飞机额外的俯仰操纵。在早期拉式布局的旋翼机上,升力面还被用于偏转螺旋桨滑流,并使其流过旋翼来帮助旋翼预转。


总距操纵

总距操纵提供同时改变旋翼全部桨叶桨距的方法,只用于更高级的旋翼机上。如果桨叶的惯量足够,可以通过旋翼头设计,使用总距操纵来实现跳跃起飞。同时,也可以在飞行时改变旋翼转速,以及增强巡航和着陆性能。简化的双位置总距设计不允许随意改变桨距,但仍提供了一个供预转和另一个飞行用的总距。这虽然对性能有些影响,却降低了飞行员负担和简化了旋翼系统操纵设计。


平飞、爬升和下降

影响升降的是飞机的发动机推力,而不是推杆或拉杆。要使飞机由平飞状态转为稳定的爬升状态,必须增加发动机的推力(或拉力),而不仅仅是拉杆增大机翼迎角(AOA,angle of attack)。如果发动机推力不变,拉杆只能上升一小段高度,实际上是将速度转化为高度(跃升),速度会不断减小,最终到达失速状态。要匀速上升,首先增加发动机推力;要匀速下降,首先减少发动机推力。但推力变化后,推力对重心作用的力矩也会变化,不得不对杆力稍作调整(幅度很少甚至为零)以维持原来的飞机姿态角,从而保持原飞行速度。


速度控制

影响速度的是飞机的姿态角(Pitch),而不是发动机推力。要增速,飞机必须推杆“低头”,要减速,飞机必须拉杆“抬头”。当然,速度的增加会导致空气阻力的增大,若要大幅度增速,发动机推力还是需要增大一点的以平衡相应增加的阻力的。但在低速状态下由于空阻较少,仅需稍增油门,通常不增油门;但在高速状态下,例如民航机的高亚音速飞行中,由于速度高,空气阻力极大,主要矛盾已经产生变化,上述理论虽仍然正确,但增速不仅首先要姿态角变化,还必须大大的加大推力以平衡因增速带来的阻力增加。


姿态角与迎角

姿态角( pitch )是飞机或机翼与水平面的夹角,迎角(AOAangle of attack又称攻角)是机翼与空气来流的夹角。一般情况下两者是相近的。但飞机上升或下降时,空气相对机翼不仅作水平运动,还作垂直方向上的运动时,姿态角就不等于迎角。


失速

当机翼迎角(AOA)增大到所谓“临界点”时,机翼上翼面的气流分离,升力突然大减,阻力突然大增。这就是失速。注意,失的是升力。减速是因为阻力的增加。飞机速度越低,姿态角及迎角就自然越大,离“临界点”就越近,越容易失速。但事实上,飞机在任何情况下都可能失速,例如对正在高速飞行的特技飞机用机,突然猛拉操纵杆就很容易失速。或进入风切变区的飞机,由于气流作垂直运动,也可能导致迎角突然增大至超过“临界点”而失速(但这是姿态角是还没有来得及变化,仍然很小的)。


转弯

要使飞机转弯,靠的是压坡度(bank)。向左(或右)压杆,使机翼向左(或右)倾斜,从而令机翼向上的升力产生一个向左(或右)的分力,这个分力就是使飞机作圆周运动转弯的向心力(中学物理课的知识用上了)。可见,转弯实质上是整架飞机作圆周运动,而不是靠蹬方向舵改变机头的偏转角度的。由于升力向旁边“分了一个”,为使飞机作水平转弯而不掉高度,就必须稍拉杆使机翼迎角增大一点,增加升力以平衡重力。但拉杆会导致减速(一般减得很少)不想减速就要增加发动机推力了(一般不必)。所压的坡度越大,需要增加的迎角就大,离失速就越近,所以在低空作大坡度转弯是危险的。由于机翼倾斜了,左右翼的阻力是不同的,必须蹬方向舵来平衡这个力,以维持稳定的转弯率,并避免飞机出现侧滑。方向舵在转弯中的作用是“协调作用”,并不是转弯的原动力。


纵向平衡

发动机推力的突然大幅度变化(如空中停车或开车,猛推拉油门杆)会机头突然抬高或下沉,同样应有心理准备。另外,收放襟翼、起落架、空气减速板(扰流器)也一样。应及时作杆力调整以维持飞机纵向平衡。


横侧平衡

由于飞机的横向与侧向气动作用力是互相耦合的,如果压了坡度,机头指向(航向)很快就会自动向压坡度方向偏转 。应预见到这个趋势并作好操纵调整的心理准备。同样,大幅度蹬方向舵亦会使飞机向舵面偏转方向倾斜而产生坡度。螺旋桨的反向旋转作用力、洗流、进动等在低速下对飞机的横侧平衡都有影响。