旋翼机的旋翼和直升机有区别吗（通俗详解直升机结构系统之旋翼系统）

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我们知道客机能够起飞，依靠的是发动机的推进力产生速度，在气流中机翼产生升力而脱离地心引力起飞。

这两者的功能在直升机上均通过旋翼-旋转的机翼来实现。

空客H-135直升机

旋翼是直升机的关键部件，旋翼的作用是产生升力和侧向的水平拉力。通过对旋翼的操纵可以实现直升机的升降、和水平方向的运动。

旋翼的组成

直升机的旋翼主要由桨毂和桨叶组成。

旋翼桨毂

旋翼桨叶

旋翼的型式

旋翼的型式由桨毂的型式决定。到目前为止一般可分为全铰式、半刚性式和刚性式。

桨毂:指的是各个桨叶的安装结合部位，位于旋翼末端。

铰:

铰指的是桨叶和桨毂之间铰接结构的连接部分，类似于人体的关节，桨叶可以绕铰（即连接部位）运动。

垂直铰（摆振铰）:垂直的关节，桨叶可以绕垂直铰做横向的摆振运动，又称摆振铰。

摆振铰

水平铰（挥舞铰）:水平的关节，桨叶可以绕水平铰做上下挥舞的运动，又称挥舞铰

挥舞较

轴向铰（变距铰）:轴向的关节，桨叶可以绕轴向铰做桨叶的变距运动，又称变距铰。

变距铰

挥舞:

直升机在前飞的过程中，由于有前飞速度，旋翼向前旋转的桨叶（前行桨叶，）所遇到的气流（相对气流），大于向后旋转的桨叶（后行桨叶）遇到的气流，这个气流是产生升力用的，气流越大升力越大，因此造成升力不对称，旋翼的旋转面上一边的升力大于另一边，致使桨叶产生上下挥舞运动。

如果不以铰接的型式安装，而以刚性安装，直升机不仅会产生左右滚转，而且会造成桨叶根部完全受力，在材料不能满足需要时，桨叶会弯曲变形甚至折断。

摆振:

由于桨叶上下挥舞，造成了桨叶距离旋转中心的距离变化，会产生“科里奥利效应”。

科里奥利效应:亦称作角动量守恒定律，在旋翼上的表现为：桨叶的质量中心离旋转轴远时，旋转速度减小，反之近时旋转速度增大。

也就是说：挥舞起来，离旋翼旋转中心近的桨叶，会加速。

科里奥利效应

花样滑冰者在做原地旋转动作时，伸展手臂会使旋转速度变慢，合拢手臂旋转速度会加快。这让我们直观地观察到科里奥利效应的体现。

因为挥舞，桨叶的质量中心距旋转轴的距离有变化，所以产生桨叶的加减速运动，致使桨叶横向摆振（摆动）。为避免桨叶完全受力，设计了摆振铰。

变距:

改变直升机升力的大小，从而使直升机实现升降运动，其方式是改变旋翼桨叶的安装角度，这必须使桨叶能够扭转。桨叶扭转的过程称为变距。

变距

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全铰式旋翼系统:

全铰式旋翼包含上述所有的铰，即挥舞铰、摆振铰和变距铰。通常装有三个以上数量的桨叶。

全铰式旋翼

半刚性旋翼系统:

跷跷板式半刚性旋翼

半刚性旋翼系统通常为只有两片桨叶的跷跷板结构。

罗宾逊R44桨毂

取消了摆振铰，保留了挥舞铰和变距铰用以挥舞和变距。

贝尔-206桨毂

由于其结构型式，在桨叶挥舞时，桨叶的质点距离旋转中心轴的距离变化不大，科里奥利效应不明显，少量的加减速运动由桨叶材料吸收。

刚性旋翼系统:

空客H135刚性桨毂

随着旋翼制造材料和工艺的发展，目前已经出现了刚性旋翼系统，也就是取消了上述所有的铰，挥舞、摆振和变距动作均由桨叶材料的弯曲和扭转来吸收。

空客H135刚性桨毂

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