單旋翼無(wú)人機(jī)第6章單旋翼無(wú)人機(jī)構(gòu)造1單旋翼無(wú)人機(jī)2旋翼無(wú)人駕駛航空器（unmanned

rotorcraft）：由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，飛行時(shí)憑借一個(gè)或多個(gè)旋翼提供升力和操縱的，能夠垂直起降、自由

懸停的重于空氣的無(wú)人駕駛航空器。（出自GB/T

38152—2019）無(wú)人直升機(jī)（unmanned

helicopter）：由遙控設(shè)備或自備程序控制裝置操縱，飛行時(shí)主要憑借一個(gè)或多個(gè)在基本垂直軸上由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的旋翼為主要升力和推進(jìn)力來(lái)源，能垂直起降的重于空氣的帶任務(wù)載荷的無(wú)人駕駛航空器。（出自GB/T

38152—2019）無(wú)人直升機(jī)（unmanned

helicopter）：具有一個(gè)或兩個(gè)旋翼，能垂直起降、自由懸停的無(wú)人駕駛航空器。（出自GA/T

1411.1—2017）第6章單旋翼無(wú)人機(jī)構(gòu)造3√無(wú)人直升機(jī)（Unmanned

Helicopter，UMH）是一種由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，機(jī)上無(wú)人駕駛的航空器，是無(wú)人機(jī)中的重要一類。這種帶旋翼無(wú)人機(jī)在構(gòu)造形式上屬于旋翼飛行器，在功能上屬于垂直起降飛行器，可以由無(wú)線電地面遙控飛行或/和自主控制飛行的可垂直起降的飛行器。按照旋翼數(shù)量可以將無(wú)人直升機(jī)分為單旋翼無(wú)人機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)。6.1無(wú)人直升機(jī)分類4√直升機(jī)主要從平衡旋翼反扭矩的方式、驅(qū)動(dòng)旋翼的方式和提供升力與推進(jìn)力的不同方式來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分類。□直升機(jī)按平衡旋翼反扭矩的方式可分為單旋翼帶尾槳式、雙旋翼式、多旋翼式；□按提供升力與推動(dòng)力的方式可分為正常式、帶翼式、傾轉(zhuǎn)旋翼式、復(fù)合式等。6.1無(wú)人直升機(jī)分類√1、單旋翼直升機(jī)□也可以稱為單旋翼帶尾槳式直升機(jī)，旋翼系統(tǒng)為一副旋翼和一副尾槳，旋翼既產(chǎn)生升力又產(chǎn)生推進(jìn)力，可以使直升機(jī)垂直飛行、前飛、后飛和側(cè)飛56.1無(wú)人直升機(jī)分類√2、雙旋翼直升機(jī)□雙旋翼直升機(jī)是用兩副機(jī)械驅(qū)動(dòng)式旋翼產(chǎn)生升力的直升機(jī)。兩副旋翼尺寸相同而旋轉(zhuǎn)方向相反，其反扭矩互相平衡，因而不需要安裝尾槳?！踹@種形式又可分為共軸式雙旋翼直升機(jī)、縱列式雙旋翼直升機(jī)、橫列式雙旋翼直升機(jī)和橫列交叉式雙旋翼直升機(jī)。66.2直升機(jī)的組成√直升機(jī)的組成76.2直升機(jī)的組成8√旋翼和尾槳□直升機(jī)的旋翼系統(tǒng)是直升機(jī)最關(guān)鍵的部件，包含著多片槳葉，可以形象地認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)的機(jī)翼?！踔餍砼c尾旋翼都屬于旋翼系統(tǒng)，主旋翼產(chǎn)生的旋翼拉力主要是克服直升機(jī)重力，而尾旋翼產(chǎn)生的拉力主要是為了改變直升機(jī)航向?！鯙榱撕?jiǎn)單明了，也可以將主旋翼稱為旋翼，將尾旋翼稱為尾槳?！跣砗臀矘蓴?shù)片槳葉和槳轂構(gòu)成，形狀像細(xì)長(zhǎng)機(jī)翼的槳葉連接在槳轂上。6.2直升機(jī)的組成□直升機(jī)在空中飛行，升力、前進(jìn)推力和操縱力都由旋翼產(chǎn)生；而固定翼飛機(jī)的升力主要是靠安裝在飛機(jī)機(jī)身的機(jī)翼產(chǎn)生的，而前進(jìn)拉力則靠另外的螺旋槳或噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生。所以，直升機(jī)的旋翼既起到飛機(jī)機(jī)翼的作用，又起到螺旋槳（或噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)）的作用，此外還起到副翼、升降舵和方向舵的作用。旋翼既是升力面又是操縱面，這使得直升機(jī)旋翼比固定翼飛機(jī)的機(jī)翼結(jié)構(gòu)復(fù)雜。96.2直升機(jī)的組成√最早的旋翼槳轂根據(jù)它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要分為全鉸式槳轂、半剛性蹺蹺板式槳轂和剛性槳轂三類。目前無(wú)人直升機(jī)見(jiàn)到最多的旋翼是全鉸式旋翼和半剛性蹺蹺板式旋翼。106.2直升機(jī)的組成11√全鉸式旋翼槳轂包含有軸向鉸、垂直鉸和水平鉸，三個(gè)鉸鏈的作用分別如下：□軸向鉸的作用是當(dāng)操縱旋翼槳葉繞軸向鉸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，旋翼的槳距發(fā)生變化，從而改變旋翼的拉力，因此軸向鉸又稱變距鉸?！醮怪便q的功用是消除槳葉在旋轉(zhuǎn)面內(nèi)的擺動(dòng)（擺振）引起的旋翼槳葉根部彎曲，垂直鉸又稱擺振鉸。為了防止旋翼槳葉擺振，一般在垂直鉸處設(shè)置減擺器而起阻尼作用，因此垂直鉸又稱阻尼鉸。設(shè)置垂直鉸的另外一個(gè)作用就是減小旋翼結(jié)構(gòu)尺寸?！跛姐q的作用是讓旋翼槳葉上下?lián)]舞，消除或減小飛行中在旋翼上出現(xiàn)的左右傾覆力矩，因此水平鉸又稱揮舞鉸。6.2直升機(jī)的組成□全鉸式旋翼的特點(diǎn)是，揮舞鉸可以使旋翼傾斜而不需要使旋翼主軸傾斜；揮舞鉸可以減小因陣風(fēng)引起的反應(yīng)，通過(guò)單獨(dú)的槳葉揮舞，而不會(huì)將影響傳遞到機(jī)身上；揮舞鉸和擺振鉸可以釋放旋翼安裝處的彎曲應(yīng)力和載荷，尤其在中速到高速前飛過(guò)程中，揮舞鉸和擺振鉸提高了直升機(jī)的穩(wěn)定性。單獨(dú)的槳葉揮舞會(huì)產(chǎn)生科里奧利斯效應(yīng)，故需要安裝擺振鉸。126.2直升機(jī)的組成√槳葉□旋翼槳葉一般會(huì)采用新材料、改進(jìn)槳葉形狀和新翼型來(lái)提高其性能，一般采用矩形槳葉、梯形槳葉、混合梯形槳葉和槳尖后掠槳葉等?！鯓~平面形狀主要由空氣動(dòng)力學(xué)性能決定，一般低速槳葉適宜采用前三種構(gòu)型，而高速槳葉采用槳尖后掠的構(gòu)型。136.2直升機(jī)的組成14√穩(wěn)定桿□有些直升機(jī)的旋翼系統(tǒng)包含穩(wěn)定桿（Stabilizer

Bar），也稱為平衡桿或飛桿（Flybar），主要是為旋翼槳轂提供內(nèi)在穩(wěn)定性?！醴€(wěn)定桿有3種不同形式（貝爾式、希勒式、貝爾-希勒式），分別稱之為貝爾穩(wěn)定系統(tǒng)、希勒穩(wěn)定系統(tǒng)和貝爾-希勒系統(tǒng)?！踟悹柗€(wěn)定系統(tǒng)是通過(guò)安裝阻尼器減小外力的影響，后來(lái)發(fā)展為采用小槳代替阻尼器和配重，稱之為希勒穩(wěn)定系統(tǒng)。目前，將考慮前兩種穩(wěn)定系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)為貝爾-希勒穩(wěn)定系統(tǒng)。6.2直升機(jī)的組成□（1）貝爾穩(wěn)定系統(tǒng)（Bell

control

system）這是最簡(jiǎn)單的飛桿形式，飛桿兩端各有配重，垂直于旋翼槳葉安裝，并通過(guò)機(jī)械搖桿連接到斜盤和槳葉連桿上。由于飛桿的控制作用限制了周期變距的控制權(quán)限，所以將飛桿稱為平衡桿156.2直升機(jī)的組成□（2）希勒穩(wěn)定系統(tǒng)（Hiller

control

system）希勒控制系統(tǒng)是通過(guò)飛桿實(shí)現(xiàn)周期變距。當(dāng)小槳的槳距改變時(shí)，飛桿旋轉(zhuǎn)到主旋翼旋轉(zhuǎn)平面不同的旋轉(zhuǎn)平面上，然后周期性改變旋翼槳葉的槳距，最后導(dǎo)致旋翼旋轉(zhuǎn)平面與飛桿旋轉(zhuǎn)平面平行。166.2直升機(jī)的組成□（3）貝爾-希勒穩(wěn)定系統(tǒng)（Bell-Hiller

control

system）貝爾-希勒穩(wěn)定系統(tǒng)具備了貝爾穩(wěn)定系統(tǒng)的快速響應(yīng)和希勒穩(wěn)定系統(tǒng)的周期變距優(yōu)先權(quán)的優(yōu)點(diǎn)。貝爾-希勒穩(wěn)定系統(tǒng)連接著飛桿、斜盤和槳葉連桿，有助于穩(wěn)定和控制旋翼。176.2直升機(jī)的組成18√旋翼的作用：□（1）旋翼總空氣動(dòng)力矢量分力產(chǎn)生向上的升力，用以克服直升機(jī)的重力，類似固

定翼飛機(jī)機(jī)翼的作用。直升機(jī)不僅可以飛得很慢，而且可以在空中懸停和垂直起降。即使直升機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車，駕駛員可通過(guò)操縱旋翼使其自轉(zhuǎn)，仍可產(chǎn)生一定升力，減緩直升機(jī)下降趨勢(shì)，保證安全著陸?！酰?）另一分力產(chǎn)生向前的水平分力克服空氣阻力，類似固定翼飛機(jī)上推進(jìn)器的作用（如螺旋槳或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)）?！酰?）產(chǎn)生其他分力及力矩對(duì)直升機(jī)進(jìn)行控制或機(jī)動(dòng)飛行，類似飛機(jī)上各操縱面的作用。6.2直升機(jī)的組成√尾槳□對(duì)于單旋翼帶尾槳布局的直升機(jī)，這個(gè)反作用力矩主要是通過(guò)尾槳來(lái)平衡的?！跷矘前惭b在直升機(jī)尾端的小旋翼，旋翼產(chǎn)生側(cè)力來(lái)平衡旋翼旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的反作用力矩。旋轉(zhuǎn)的尾槳相當(dāng)于一個(gè)垂直安定面，能起到穩(wěn)定直升機(jī)航向的作用。為了簡(jiǎn)化尾槳槳轂的構(gòu)造，尾槳一般不設(shè)垂直鉸，只能進(jìn)行總距操縱，改變尾槳槳葉的安裝角，可改變側(cè)力，實(shí)現(xiàn)方向操縱。196.3涉及的基本概念√槳葉工作狀態(tài)參數(shù)□槳葉安裝角和槳距（Blade

Angle）□槳葉迎角（Angle

of

Attack，AoA）□入流角（Inflow

angle）206.3涉及的基本概念√旋翼工作狀態(tài)參數(shù)□