《无人机飞行原理》教案 项目4：旋翼无人机飞行原理1

课时教学教案课程:无人机飞行原理任课教师:XXX授课题目旋翼无人机飞行原理教学形式双师共课时授课班级授课日期教学目的了解旋翼产生拉力的原理。掌握自动倾斜器的结构。掌握直升机的飞行原理。理解直升机的反扭矩。重点1、直升机的结构。2、直升机的飞行原理。难点1、直升机的自动倾斜器的结构及原理。2、直升机反扭矩的方式课堂结构及时间分配复习引入………………..…（5分钟）教学内容旋翼产生拉力的原理………………..（10分钟）旋翼的挥舞与摆阵运动……………...（25分钟）直升机的飞行原理………………...（25分钟）直升机的尾桨………………………（20分钟）…课堂小结………………….…（5分钟）课后体会i教学过程及教学内容[复习引入]引入：螺旋桨产生升力的原理。[教学内容]旋翼产生拉力的原理旋翼产生拉力的原理因旋翼的翼型（切面形状）与固定翼无人机机翼的翼型相似故旋翼转动时，气流以一定的迎角流过桨叶，如同气流以一定的迎角流过机翼一样，其产生升力的原理相同。旋翼拉力的方向无人直升机静止时，因挥舞铰的存在且受自身重力作用会下垂.无人直升机桨叶旋转时，各桨叶除自身重力外，还有空气动力（R）和惯性离心力（F离心）。其中空气动力中的拉力（T）会使桨叶向上扬起，惯性离心力（F离心）力图将桨叶拉平。由于拉力远远大于重力，当这三个力对挥舞绞形成的力矩取得平衡时，桨叶会向上扬起一定的角度。由于各桨叶在旋转中都向上扬起，所以旋翼旋转时就形成了一个倒立的圆锥形状，称为旋翼锥体。运动中旋翼的受力分析旋翼形成倒立的锥体时，各桨叶的拉力都相应地向内侧倾斜一个角度。各桨叶上的拉力T桨叶，可以分解成一个与桨尖旋转平面垂直的分力和一个与桨尖旋转平面平行的分力。由于旋翼各桨叶上产生的拉力基本相等，所以总拉力的作用线与锥体轴重合。当旋翼锥体倾斜时，拉力也随之倾斜。直升机向前飞行时，桨叶转到不同方位时相对气流速度是不同的，其拉力不相等。旋翼的挥舞与摆阵运动主旋翼为直升机飞行产生升力和操纵力的核心部件。旋翼系统：数片桨叶——与空气相对作用，产生空气动力。一个桨毂——连接桨叶和旋翼轴，以转动旋翼。螺旋桨与旋翼：“旋翼”是“旋转的”机翼，产生升力的原理和固定翼飞机的机翼一样，只是整体非常细长，沿半径方向几乎没有发生迎角变化——也就是说旋翼几乎是不扭转的，即使有也很小，不像螺旋桨那样明显。桨毂：连接桨叶、连接传动主轴，桨叶与桨毂之间螺丝需拧紧，但不宜过紧。自动倾斜器：桨叶的挥舞运动——挥舞铰（水平铰）；桨叶的摆阵运动——摆振铰（垂直铰）；桨叶的变距运动——变距铰（轴向铰）直升机的飞行原理直升机一种旋翼飞行器，直升机飞行所需的升力是靠旋翼旋转产生的，同时，旋翼又是直升机的操纵面，直升机通过旋翼拉力的倾斜实现前进、后退和侧飞。直升机垂直飞行：通过同时改变各片桨叶安装角（桨距）的大小，改变旋翼升力的大小，从而实现直升机的悬停、垂直上升和垂直下降。【变总距】直升机水平飞行：前飞、侧飞、后飞是通过调整旋翼桨盘向所需飞行方向倾斜，产生所需方向的水平分力，从而实现该方向的水平飞行。【周期变距】尾桨旋翼的反作用力矩无人直升机的旋翼克服空气阻力旋转时，根据牛顿第三定律，桨叶在拨动空气的同时，空气也给各桨叶一个大小相等、方向相反的反作用力，这个反作用力对旋翼转轴所构成的力矩就是旋翼的反作用力矩。旋翼的反作用力矩传到固定翼直升机的机体上，就会使其向旋翼旋转的反方向偏转。即旋翼顺时针旋转（俯视），其反作用力矩使机头向左偏转。尾桨的作用（1）尾桨产生的拉力(或推力)通过力臂形成偏转力矩，用以平衡旋翼的反作用力矩(即反扭转)；（2）相当于一个直升机的垂直安定面，改善直升机的方向稳定性。而且，可以通过加大或减小尾桨的拉力(推力)来实现直升机的航向操纵；（3）某些直升机的尾轴向上斜置一个角度，可以提供部分升力，也可以调整直升机重心范围。3.按平衡扭矩的方法来确定布局形式如下：[课堂小结]旋翼无人机飞行原理首先要掌握旋翼系统的结构及其工作原理，在此基础上才能更好的理解无人直升机的飞行原理。[课后体会]本次课内容