《无人机》-任务2.3 认知无人直升机飞行原理

无人直升机飞行原理一、旋翼升力的产生和反作用扭矩2.直升机的反作用扭矩随着旋翼旋转，直升机机体会产生方向相反的反作用扭矩，如果没有一定的反扭力措施，直升机机体就会产生打转现象。直升机抵消反作用扭矩的

方案有很多，最常规的是采用尾桨。例如主旋翼逆时针旋转，对机身就产生顺时针方向的反

扭力距，尾桨就必须或推或拉，产生逆时针方向的平衡力矩，以抵消主旋翼的反作用扭矩。无人直升机飞行原理二、旋翼桨叶运动的基本原理1.旋翼的挥舞和摆振运动当直升机前飞，旋翼旋转一圈时，在迎风的半圈和顺风半圈中，桨叶相对气流的速度是不同的，迎风一半大，而顺风时小，因而会造成升力不平衡，即前行桨叶升力大，这会使直升机倾斜，并使桨叶根部产生交变弯矩，使桨叶加速损坏。为了解决这个问题，桨叶和桨毂之间用一个水平铰链或是柔性构件连接起来，使桨叶可在旋翼平面上、下摆动，这样由于铰链不传递垂直方向的力，从而使两边升力平衡，这个铰链称为水平铰或挥舞铰。无人直升机飞行原理二、旋翼桨叶运动的基本原理1.旋翼的挥舞和摆振运动同样，在使用了挥舞铰后，由于桨叶的上下摆动，使每个桨叶旋转轴的角速度发生变化。

由于科里奥利效应，桨叶下挥时，使旋翼角速度变小，上挥时，角速度增大。这个力称为哥氏力，是沿旋翼周向作用在桨叶上的，也是周期变化的，同样产生交变的根部弯曲力矩，为了减少这个力的作用，通常再加上一个垂直放置的铰链，使桨叶可在圆周方向做少量的前后摆动，这个铰链叫做垂直铰或摆振铰。挥舞铰和摆振铰是旋翼升力均匀的平稳飞行的关键。无人直升机飞行原理二、旋翼桨叶运动的基本原理1.旋翼的挥舞和摆振运动旋翼桨叶的桨距，对应桨叶弦线与桨毂旋转面间的夹角，和拉力的产生有直接关系。因

而它的桨距也要求可调，从而调节和控制升力，这需要第3个饺链使桨叶可以围绕自身的轴运动，这个铰称为桨距铰，或轴向铰。无人直升机飞行原理三、单旋翼无人机的操纵方式1.垂直飞行直升机的一个显著特点是具有垂直起降能力，如前所述，旋翼有效力的作用点在桨盘的中心，作用方向与叶尖旋转平面垂直。旋翼转速不变的情况下，同时且等量增加所有桨叶的桨叶角，则增加旋翼有效力，当旋翼有效力增大到大于直升机的重力时，直升机将垂直上升。如果在飞行中旋翼有效力减小至小于直升机的重力，则直升机垂直下降。垂直飞行中，当旋翼升力等于直升机重力时，直升机将停止在一定高度，这种飞行状态叫做悬停。无人直升机飞行原理1.垂直飞行通过总距伺服机构同时改变各片桨叶安装角的大小，改变旋翼升力的大小，从而实现无人直升机的悬停、垂直上升和垂直下降，直升机垂直飞行时的受力如图所示。也就是说，变总距可以实现无人直升机的垂直飞行。无人直升机飞行原理2.无人直升机的前飞、后飞及侧飞直升机的前飞、侧飞、后飞运动，是通过调整旋翼桨盘向所需飞行方向倾斜，从而产生所需方向的水平分力，实现该方向的水平飞行。也就是说，周期变距可以实现无人直升机的滚转、俯仰、进退和侧移。调整旋翼桨盘实现前飞、后飞和侧飞

无人直升机飞行原理3.无人直升机转向无人直升机主要通过转向伺服机构改变尾桨的安装角（桨距）的大小，改变尾桨拉力的大小，实现转向。由上可知，旋翼是旋翼无人机最主要的操纵面，纵向、横向和垂直方