飛天夢的探尋 一一淺談直升機的工作原理 姓名：施金曉學號：5110309578 班級：F1103019組號：四 摘要： 自從萊特兄弟發明飛機以來·人們一直試圖征服天空·同時又受起飛，著落所需的滑跑 所困援·雖然今天的飛機的性能早已超越當時的“古董”飛機，但飛機的滑跑速度、重量和 對跑道的衝擊，使對起飛、著陸的跑道的要求有增無减，連簡易跑道也是高速公路等級的。 現代戰鬥機和其他高性能軍用飛機對平整堅固的長跑道的依賴，日益成為現代空軍的致命 的軟肋·為了擺脫這一困境，從航空先驅的時代開始·人們就在孜孜不倦地研製能夠象鳥兒 一樣騰飛的具有垂直起落能力的飛機，直升飛機由此誕生 正文： 其實，人們對於直升機的研究跟固定翼飛機的研究是同步的，如果要追根溯源，那麼中 國還是直升機的“老祖宗呢。勤勞智慧的中國人，早在幾千年前就發明了“竹蜻蜓”，它是用 根竹棒頂著幾個竹片構成的，當旋翼旋轉時，旋轉的葉片將空氣向下推·形成一股強風， 而空氣也給竹蜻蜓一股向上的反作用升力，這股升力隨著葉片的傾斜角而改變，傾角大升力 就大，傾角小升力也小。當升力大於竹蜻蜓的重量時，竹蜻蜓便可向上飛起。“竹蜻蜓”便飛 向空中。可以說，直升機的飛行原理跟“竹蜻蜓的飛行原理大同小異，它是靠旋翼產生升力 並能垂直起落的重於空氣的航空器。 圖1：竹蜻蜓工作原理（旋翼有一定傾角)
飛天夢的探尋 ——淺談直升機的工作原理 姓名：施金曉 學號：5110309578 班級：F1103019 組號：四 摘要： 自從萊特兄弟發明飛機以來，人們一直試圖征服天空，同時又受起飛、著落所需的滑跑 所困擾。雖然今天的飛機的性能早已超越當時的“古董”飛機，但飛機的滑跑速度、重量和 對跑道的衝擊，使對起飛、著陸的跑道的要求有增無減，連簡易跑道也是高速公路等級的。 現代戰鬥機和其他高性能軍用飛機對平整、堅固的長跑道的依賴，日益成為現代空軍的致命 的軟肋。為了擺脫這一困境，從航空先驅的時代開始，人們就在孜孜不倦地研製能夠象鳥兒 一樣騰飛的具有垂直起落能力的飛機，直升飛機由此誕生 正文： 其實，人們對於直升機的研究跟固定翼飛機的研究是同步的，如果要追根溯源，那麼中 國還是直升機的“老祖宗”呢。勤勞智慧的中國人，早在幾千年前就發明了“竹蜻蜓”，它是用 一根竹棒頂著幾個竹片構成的，當旋翼旋轉時，旋轉的葉片將空氣向下推，形成一股強風， 而空氣也給竹蜻蜓一股向上的反作用升力，這股升力隨著葉片的傾斜角而改變，傾角大升力 就大，傾角小升力也小。當升力大於竹蜻蜓的重量時，竹蜻蜓便可向上飛起。“竹蜻蜓”便飛 向空中。可以說，直升機的飛行原理跟“竹蜻蜓”的飛行原理大同小異，它是靠旋翼產生升力 並能垂直起落的重於空氣的航空器。 圖 1：竹蜻蜓工作原理（旋翼有一定傾角）
直升機的工作原理 1.直升機如何起飛？ 自從人們跳出模仿飛鳥拍翅飛行的謎思之後，依據貝努力原理的空氣動力升力就成為動 力飛行器的基本原理機翼前行時，上下翼面之間的氣流速度差造成上下翼面之間的壓力差， 這就是升力·所謂機翼前行”，實際上就是機翼和空氣形成相對速度。既然如此，和機身一 起前行時，機翼可以造成升力，這就是飛機的飛行原理。類似的，機身不動而機翼像風車葉 一樣打轉轉，和空氣形成相對速度，也可以形成升力，這樣旋轉的“機翼”就成為旋翼，旋翼 產生升力就是直升機可以垂直起落的基本原理。根據這種原理，直升機就可以不依賴跑道而 垂直升降了。 圖2：D'Ascanio直升機（第一個現代意義上的直升機） 2·直升機尾槳的作用 直升機的尾槳當然不是装飾，但很多人會問為什麼尾槳會装在側面呢？這樣豈不是不 會增加它的升力反而增加了它的重量？事實上，如果沒有尾槳的存在，直升機會像陀螺一樣 打著圈圈，護坐在裹面的飛行員量頭轉向。那麼尾槳到底有何神秘的作用呢？ 其實，大自然中存在著這樣一個定律：角動量守恆定律。我現在簡化一下這個定律， 不受外力作用的情况下，系統的品質乘以速度與半徑的積是不變的，即*v*r不變。 (其中速度是有方向的，順時針與逆時針相當於正負號的差别)。將螺旋槳和機身看作
直升機的工作原理 1. 直升機如何起飛？ 自從人們跳出模仿飛鳥拍翅飛行的謎思之後，依據貝努力原理的空氣動力升力就成為動 力飛行器的基本原理。機翼前行時，上下翼面之間的氣流速度差造成上下翼面之間的壓力差， 這就是升力。所謂“機翼前行”，實際上就是機翼和空氣形成相對速度。既然如此，和機身一 起前行時，機翼可以造成升力，這就是飛機的飛行原理。類似的，機身不動而機翼像風車葉 一樣打轉轉，和空氣形成相對速度，也可以形成升力，這樣旋轉的“機翼”就成為旋翼，旋翼 產生升力就是直升機可以垂直起落的基本原理。根據這種原理，直升機就可以不依賴跑道而 垂直升降了。 圖 2：D'Ascanio 直升機（第一個現代意義上的直升機） 2．直升機尾槳的作用 直升機的尾槳當然不是裝飾，但很多人會問為什麼尾槳會裝在側面呢？這樣豈不是不 會增加它的升力反而增加了它的重量？事實上，如果沒有尾槳的存在，直升機會像陀螺一樣 打著圈圈，讓坐在裏面的飛行員暈頭轉向。那麼尾槳到底有何神秘的作用呢？ 其實，大自然中存在著這樣一個定律：角動量守恆定律。我現在簡化一下這個定律， 不受外力作用的情況下，系統的品質乘以速度與半徑的積是不變的，即 m*v*r 不變。 （其中速度是有方向的，順時針與逆時針相當於正負號的差別）。將螺旋槳和機身看作
整體，忽略空氣阻力，螺旋槳從靜止開始旋轉，會產生角動量，由角動量守恆定律， 機身會以反方向旋轉從而抵消螺旋槳的角動量·這樣機體中的飛行員怎能不量頭轉 向？於是乎，螺旋槳順時針轉，對機身就產生逆時針方向的反扭力，尾槳就必須或推或拉， 產生順時針方向的推力，以抵消螺旋槳的反扭力·這就是尾槳的作用，這種設計是不是很奇 妙呢？ 厂Blade Rotation Torque Torque M Tail Rotor Thrust to Compensate for Torque 圖3：直升機尾槳的工作圖 這種設計其實還有另外一個好處·就是能讓直升機轉向！通過改變尾槳的偏轉角度， 就能在不改變尾槳轉速的情况下，增加·减少尾槳的效果，達到使飛機偏轉的效果·這樣不 需要其他的動力装置就能讓直升機轉向，减輕了機身的負擔，真可調一舉兩得！ 圖4：直升機的螺旋槳與尾槳 3.直升機如何前進？
整體，忽略空氣阻力，螺旋槳從靜止開始旋轉，會產生角動量，由角動量守恆定律， 機身會以反方向旋轉從而抵消螺旋槳的角動量，這樣機體中的飛行員怎能不暈頭轉 向？於是乎，螺旋槳順時針轉，對機身就產生逆時針方向的反扭力，尾槳就必須或推或拉， 產生順時針方向的推力，以抵消螺旋槳的反扭力。這就是尾槳的作用，這種設計是不是很奇 妙呢？ 圖 3：直升機尾槳的工作圖 這種設計其實還有另外一個好處，就是能讓直升機轉向！通過改變尾槳的偏轉角度， 就能在不改變尾槳轉速的情況下，增加、減少尾槳的效果，達到使飛機偏轉的效果。這樣不 需要其他的動力裝置就能讓直升機轉向，減輕了機身的負擔，真可謂一舉兩得！ 圖 4：直升機的螺旋槳與尾槳 3. 直升機如何前進？
瞭解了直升機的垂直上升和轉向，現在我想談論一下直升機的前進問題。是不是它需要 一個噴氣機式的動力装置呢？其實，在所有飛行器的設計上，重量一直是一個重要的因素， 同樣的功能所需重量越小，那麼它需要的負載更少，這樣也就更優越。 事實上道理很簡單，就一層窗戶紙，一捅即破。直升機在平飛的時候，它的主旋翼的旋 状平面不是完全水準的，而是和水平面有一個夾角·這樣它的主旋翼就可以提供向下和水準 方向的兩個分力，向下的分力來克服重力，水準的分力就提供了飛機前進的動力。當然，在 直升機懸停的時候和製作上下運動的時候，他的主旋翼的旋轉平面就是完全水準了，因為直 升機這時候只需要克服重力就行了。 G G 圆5：直升機前進原理圖 直升機的作為 直升機因為有許多其他飛行器難以辦到或不可能辦到的優勢·受到廣泛應用，直升機由 於可以垂直起飛降落不用大面積機場主要用於觀光旅遊·火災救援·海上急救·緝私緝毒、 消防·商務運輸·醫療救助·通信以及噴灑農藥殺蟲劑消滅害蟲·探測資源，等國民經濟的 各個部門。世界直升機的隊伍逐漸壮大。 直升機與噴氣式飛機的比較 直升機的速度肯定不如噴氣式飛機，但是仍在速度方面具有特殊優勢。為什麼這樣說
瞭解了直升機的垂直上升和轉向，現在我想談論一下直升機的前進問題。是不是它需要 一個噴氣機式的動力裝置呢？其實，在所有飛行器的設計上，重量一直是一個重要的因素， 同樣的功能所需重量越小，那麼它需要的負載更少，這樣也就更優越。 事實上道理很簡單，就一層窗戶紙，一捅即破。直升機在平飛的時候，它的主旋翼的旋 狀平面不是完全水準的，而是和水平面有一個夾角，這樣它的主旋翼就可以提供向下和水準 方向的兩個分力，向下的分力來克服重力，水準的分力就提供了飛機前進的動力。當然，在 直升機懸停的時候和製作上下運動的時候，他的主旋翼的旋轉平面就是完全水準了，因為直 升機這時候只需要克服重力就行了。 圖 5：直升機前進原理圖 直升機的作為 直升機因為有許多其他飛行器難以辦到或不可能辦到的優勢，受到廣泛應用，直升機由 於可以垂直起飛降落不用大面積機場主要用於觀光旅遊、火災救援、海上急救、緝私緝毒、 消防、商務運輸、醫療救助、通信以及噴灑農藥殺蟲劑消滅害蟲、探測資源，等國民經濟的 各個部門。世界直升機的隊伍逐漸壯大。 直升機與噴氣式飛機的比較 直升機的速度肯定不如噴氣式飛機，但是仍在速度方面具有特殊優勢。為什麼這樣說
呢？我認為最大的優勢就是飛的慢了，甚至可以0空速懸停和垂直起降，這個固定翼飛機做 不到，所以直升機可以用來懸吊物品和在無機場的地方装卸貨物和人員，也可以用於緊急救 援：其次是直升機要比固定翼飛機靈活的多，轉彎半徑等動作幅度都很小·加上速度方面的 較大彈性，所以非常適合改装成對付装甲目標的武装直升機。 相信未來的天空仍會有直升機的身影，人類也會通撾對直升機的不断革新在藍天中盡 情飛翔，飛得更高！ 圖片來源：百度百科
呢？我認為最大的優勢就是飛的慢了,甚至可以 0 空速懸停和垂直起降，這個固定翼飛機做 不到，所以直升機可以用來懸吊物品和在無機場的地方裝卸貨物和人員，也可以用於緊急救 援；其次是直升機要比固定翼飛機靈活的多，轉彎半徑等動作幅度都很小，加上速度方面的 較大彈性，所以非常適合改裝成對付裝甲目標的武裝直升機。 相信未來的天空仍會有直升機的身影，人類也會通過對直升機的不斷革新在藍天中盡 情飛翔，飛得更高！ 圖片來源：百度百科