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直升機(jī)前飛性能-Forward Flight Performance-概談一

時(shí)間：2018-07-17 22:46來(lái)源：中國(guó)直升機(jī) 作者：中國(guó)直升機(jī)網(wǎng)

對(duì)于直升機(jī)而言，懸停過(guò)程中，功率主要就由旋翼消耗，如我此前寫(xiě)過(guò)的文章中講過(guò)的，懸停消耗功率主要由兩個(gè)部分組成——誘導(dǎo)功率和型阻功率。在前飛中，另一項(xiàng)功率開(kāi)始逐漸擴(kuò)大其影響力，那就是——廢阻功率，從名字看就知道這是由本文前文中講道的廢阻力導(dǎo)致的功率消耗。

誘導(dǎo)功率

誘導(dǎo)功率從懸停開(kāi)始就伴隨直升機(jī)左右，并且占了旋翼總需用功率的大部分——大約為60%~80%。而隨著直升機(jī)進(jìn)入前飛狀態(tài)，大量的氣流不需用誘導(dǎo)作用而直接穿過(guò)槳盤(pán)，直升機(jī)旋翼因而只需要更低的誘導(dǎo)速度就能維持相同的轉(zhuǎn)速，因而誘導(dǎo)功率得以迅速下降。到極限飛行速度時(shí)，直升機(jī)的誘導(dǎo)功率大約只有懸停誘導(dǎo)功率的1/4甚至更少。

在同樣的前飛速度和總重的情況下，旋翼尺寸越大，誘導(dǎo)功率就越小（同樣是因?yàn)榍帮w過(guò)程中，穿過(guò)槳盤(pán)平面的空氣流量變大的緣故；這也是滑翔機(jī)和人力飛行器的機(jī)翼尺寸都會(huì)盡可能大的原因）。

型阻功率

型阻功率是用于克服旋翼在空氣中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到的粘性阻力所需的功率，懸停狀態(tài)下，型阻功率一般占旋翼總功率的15%到40%。

后向力

正如上文所言，旋翼槳葉的氣動(dòng)阻力同樣也形成了旋翼的后向力。對(duì)于常規(guī)直升機(jī)而言，前行側(cè)槳葉的阻力方向朝向直升機(jī)后方，后行側(cè)槳葉的阻力朝向直升機(jī)的前方——就像在水中劃槳一樣——這樣的作用推動(dòng)著旋翼朝前運(yùn)動(dòng)。因此，如果在前行側(cè)槳尖受到嚴(yán)重空氣壓縮型影響之前，后行側(cè)槳尖已然失速的話(huà)，那么槳葉在槳盤(pán)平面內(nèi)的合力將朝向前方（這種特殊情況一般不會(huì)出現(xiàn)，如果出現(xiàn)了，后向力就該改叫前向力了）。但是無(wú)論如何，在絕大部分情況下，相比于廢阻力，后向力的數(shù)值相對(duì)來(lái)說(shuō)還是很小的。無(wú)論后向力的具體情況如何，旋翼槳葉阻力的增大勢(shì)必需要更大的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率來(lái)平衡。

廢阻功率

除了旋翼之外，發(fā)動(dòng)機(jī)還需要輸出功率來(lái)克服其他各種氣動(dòng)部件產(chǎn)生的阻力，這些阻力只起到了阻礙飛行的作用，因而被稱(chēng)為廢阻。在低速飛行的時(shí)候，廢阻功率還是相當(dāng)小的，但是它會(huì)隨著前飛速度不斷增大，在高速的時(shí)候，廢阻功率也將成為需用功率中的重要組成部分。

廢阻功率大致與飛行器朝向來(lái)流的等效截面面積成正比，等效截面面積一般取決于飛行器的尺寸和表面光滑度。

利用這個(gè)等效截面面積可以較為方便地評(píng)價(jià)一架直升機(jī)的廢阻特性，總的來(lái)說(shuō)，小型的、外表面光滑、掛載較少的直升機(jī)，其等效截面往往在0.5平方米左右，而重型直升機(jī)的等效截面可高達(dá)10平方米，類(lèi)似的固定翼飛行器的等效截面變化范圍一般在0~1平方米。

所以，對(duì)于一名合格的氣動(dòng)設(shè)計(jì)師而言，在設(shè)計(jì)之初就苦口婆心告誡其他部門(mén)注意減阻設(shè)計(jì)是不可或缺的一項(xiàng)任務(wù)。其所需要?jiǎng)裾]的內(nèi)容包括將起落架設(shè)計(jì)成可收縮的這種直接關(guān)系布局的設(shè)計(jì)以及使用埋頭鉚釘這種非常細(xì)節(jié)的制作工藝，但是減阻設(shè)計(jì)往往會(huì)導(dǎo)致預(yù)算增加或者說(shuō)是負(fù)載能力等一些其他方面的損失，這些都需要進(jìn)行權(quán)衡。

在某些時(shí)候，總設(shè)計(jì)師可能就說(shuō)了一句類(lèi)似這樣的話(huà)：”哎，把這貨給我設(shè)計(jì)得看起來(lái)能飛得快一點(diǎn)。“聽(tīng)起來(lái)不錯(cuò)？洛克希德的XH-51A就是按這句話(huà)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，如今許多商業(yè)設(shè)計(jì)也都是這樣。