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大家好

我是岳奎志

本次课程为螺旋桨的副作用

俗话说

金无足赤 人无完人

飞机的螺旋桨旋转

在产生拉力的同时

还产生副作用

给飞机正常飞行带来不利影响

螺旋桨的副作用有哪些呢

怎样产生的 如何克服

如果您想知道这些内容

请学好本次课

为此 在上本次课之初

先明确一下学习目标

一共有四条

分别是

1 分析螺旋桨滑流的副作用

并制定相应的操纵方法

2 分析螺旋桨进动的副作用

并制定相应的操纵方法

3 分析螺旋桨反作用力矩的副作用

并制定相应的操纵方法

4 分析螺旋桨气流斜吹的副作用

并制定相应的操纵方法

当您明确本次课的学习目标之后

接下来要学什么内容

您就清楚了吧

在讲本次课主要内容之前

先出一个小问题

考察一下您对螺旋桨副作用的认知储备情况

这个问题就是

螺旋桨进动的副作用在什么时候体现

如果您不清楚

没关系

通过本次课这个问题将得以解决

通过本次课

刚才制定的学习目标

也将得以实现

本次课以左转螺旋桨的教练机为例

介绍螺旋桨的副作用

螺旋桨的副作用一共有四种

分别是

滑流 进动 反作用力矩 气流斜吹

首先介绍螺旋桨的副作用之一

即滑流

先明确一个概念

左转螺旋桨

从螺旋桨的背面观察

对于螺旋桨安装在机头的教练机来说

座舱里的飞行员所看见螺旋桨的后桨面

就是螺旋桨的背面

座舱里的飞行员

看见座舱盖外机头的螺旋桨

上边的桨叶如果向左转动

就是左转螺旋桨

上边的桨叶如果向右转动

就是右转螺旋桨

本次课以左转螺旋桨为背景

介绍螺旋桨的滑流副作用

以螺旋桨为动力的飞机

被螺旋桨拨动而向后加速和扭转的气流

称为滑流

左转螺旋桨转动

机头前上方的桨叶

使气流产生一个向左的切向速度U

而飞机的飞行速度

即来流速度为V∞

二者的合速度就是滑流速度V

滑流速度V与来流速度V∞之间的夹角

称为滑流扭转角θ

螺旋桨的滑流

对飞机立尾影响很大

左转螺旋桨的滑流

使立尾受到向左的侧力

该侧力绕飞机重心

产生使飞机机头右偏的力矩

对于左转螺旋桨

加油门时

滑流速度V和滑流扭转角θ同时增大

立尾受到的侧力增大

使机头右偏力矩增大

所以对于左转螺旋桨的飞机在起飞中

为消除滑流影响

加油门时要适当蹬左舵

产生方向操纵力矩

抵消右偏力矩

收油门时应适当回左舵

在油门不动而来流速度V∞增大时

由于立尾的方向稳定力矩增大

所以需减小蹬舵量以保持方向平衡

在介绍完螺旋桨的滑流之后

下面再介绍一下螺旋桨的副作用之二

即进动

对于螺旋桨飞机来说

当飞机俯仰转动或偏转时

即改变螺旋桨转轴方向时

会由于螺旋桨的陀螺效应而产生陀螺力矩

使机头绕另一个轴转动

这种现象称为螺旋桨进动

螺旋桨的进动方向如何判断呢

常见的判断方法有2种

绘图法和手势法

首先介绍第一种判断螺旋桨进动的方法

即绘图法

对于左转螺旋桨

采用绘图法判断进动方向

先画一个圆

表明螺旋桨的旋转方向

再从圆心向外画箭头

指向机头转动方向

该箭头指到圆周上那一点的切线速度方向

就是飞机进动方向

对于左转螺旋桨

当机头转动方向向上

进动方向向左

当机头转动方向向左

进动方向向下

当机头转动方向向下

进动方向向右

当机头转动方向向右

进动方向向上

同理 对于右转螺旋桨

当机头转动方向向上

进动方向向右

当机头转动方向向右

进动方向向下

当机头转动方向向下

进动方向向左

当机头转动方向向左

进动方向向上

第二种判断螺旋桨进动的方法是手势法

左转螺旋桨用左手

手心面向自己

以四指代表机头转动方向

伸开的大拇指方向

就是螺旋桨的进动方向

同理

右转螺旋桨用右手

其余步骤与左手一致

螺旋桨进动的副作用在什么时候体现呢

通常 当飞机做斤斗等大机动动作时考虑

例如

带左转螺旋桨的初级教练机做斤斗飞行

飞行员向后拉杆

飞机不断地上仰转动

此时螺旋桨由于陀螺力矩产生的进动副作用

使机头向左偏转

为了防止机头左偏

飞行员做斤斗时应该相应地蹬右舵修正

在介绍完螺旋桨的进动之后

下面再介绍一下螺旋桨的副作用之三

即反作用力矩

螺旋桨在转动中会产生旋转阻力

旋转阻力对桨轴形成的力矩

称为螺旋桨的反作用力矩

这个力矩通过发动机传给飞机

迫使飞机向螺旋桨转动的反方向倾斜

对于左转螺旋桨飞机

在螺旋桨反作用力矩的作用下

会向右倾斜

为了克服反作用力矩

在飞机设计与制造的时候

调整飞机重心位置

偏出对称面一定距离

这样能利用重力产生的力矩

可以克服螺旋桨的反作用力矩

对飞机倾斜的大部分影响

然而

反作用力矩的大小还随发动机功率而变化

对于带左转螺旋桨的飞机

在加油门时

飞机会向右滚

因此

需要相应地向左压杆修正反作用力矩的影响

在收油门同时

飞机会向左滚

因此

需要相应地向右压杆修正反作用力矩的影响

在介绍完螺旋桨的反作用力矩之后

下面再介绍一下螺旋桨的副作用之四

即气流斜吹

飞机在飞行中

螺旋桨的桨轴方向

实际与飞机飞行速度方向不平行

即相对气流斜着吹向螺旋桨

这种现象称为气流斜吹

在气流斜吹下

螺旋桨会产生拉力力矩和侧力力矩

气流斜吹具体产生的过程如下

飞机飞行速度V与相对气流大小相等

方向相反

并与桨轴不平行

如图所示

有个夹角

飞行速度V可矢量分解成两部分

前进速度V1 向下的速度分量ΔV

从左转螺旋桨左视图看左桨叶的某一桨叶剖面

其切向速度为U左

前进速度为V1

这两个速度的合速度为W左

如果再考虑气流斜吹引起的飞行速度的分量ΔV

此时的合速度W左使左桨叶的桨叶迎角α左变大

桨叶迎角变大

会使桨叶剖面的总空气动力R左

在桨轴方向的分量

即拉力P左变大

对于右桨叶分析过程也是如此

右桨叶的某一桨叶剖面

其切向速度为U右

前进速度为V1

这两个速度的合速度为W右

如果再考虑气流斜吹

引起的飞行速度的分量ΔV

此时的合速度W右

使右桨叶的桨叶迎角α右变小

桨叶迎角变小

会使桨叶剖面的总空气动力R右

在桨轴方向的分量

即拉力P右变小

因此

左桨叶所产生的拉力

和旋转阻力都比右桨叶大

其拉力差对飞机重心形成的力矩

就是拉力力矩

左转螺旋桨飞机在大迎角飞行中

拉力力矩力图使飞机向右偏转

由于气流斜吹

左转螺旋桨的左桨叶向上的旋转阻力

比右桨叶向下的旋转阻力大

两边桨叶旋转阻力的合力垂直于桨轴方向

这个力称为螺旋桨侧力（Y桨）

由螺旋桨侧力对飞机重心形成的力矩

就是螺旋桨侧力力矩

左转螺旋桨飞机在大迎角飞行中

侧力力矩力图使飞机上仰增大迎角

飞行员应当根据具体情况

相应地操纵杆 舵

以克服拉力力矩和侧力力矩的影响

拉力力矩因力臂较短

其值不大

对飞行的影响可忽略

同理

侧力力矩也可以忽略影响

气流斜吹就介绍到这里

至此

本次课程即将结束

下面进行一下小结

本次课程

介绍了螺旋桨的副作用

滑流 进动 反作用力矩 气流斜吹

并制定了克服螺旋桨

副作用的相应飞行操纵方法

本次课程到此结束

谢谢