單旋翼無人機第6章單旋翼無人機構(gòu)造1單旋翼無人機2旋翼無人駕駛航空器（unmanned

rotorcraft）：由動力驅(qū)動，飛行時憑借一個或多個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人駕駛航空器。（出自GB/T

38152—2019）無人直升機（unmanned

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

38152—2019）無人直升機（unmanned

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

1411.1—2017）第6章單旋翼無人機構(gòu)造3√無人直升機（Unmanned

Helicopter，UMH）是一種由動力驅(qū)動，機上無人駕駛的航空器，是無人機中的重要一類。這種帶旋翼無人機在構(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)量可以將無人直升機分為單旋翼無人機和多旋翼無人機。6.1無人直升機分類4√直升機主要從平衡旋翼反扭矩的方式、驅(qū)動旋翼的方式和提供升力與推進力的不同方式來進行結(jié)構(gòu)分類。□直升機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無人直升機分類√1、單旋翼直升機□也可以稱為單旋翼帶尾槳式直升機，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)生推進力，可以使直升機垂直飛行、前飛、后飛和側(cè)飛56.1無人直升機分類√2、雙旋翼直升機□雙旋翼直升機是用兩副機械驅(qū)動式旋翼產(chǎn)生升力的直升機。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。□這種形式又可分為共軸式雙旋翼直升機、縱列式雙旋翼直升機、橫列式雙旋翼直升機和橫列交叉式雙旋翼直升機。66.2直升機的組成√直升機的組成76.2直升機的組成8√旋翼和尾槳□直升機的旋翼系統(tǒng)是直升機最關(guān)鍵的部件，包含著多片槳葉，可以形象地認為是旋轉(zhuǎn)的機翼。□主旋翼與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重力，而尾旋翼產(chǎn)生的拉力主要是為了改變直升機航向。□為了簡單明了，也可以將主旋翼稱為旋翼，將尾旋翼稱為尾槳。□旋翼和尾槳由數(shù)片槳葉和槳轂構(gòu)成，形狀像細長機翼的槳葉連接在槳轂上。6.2直升機的組成□直升機在空中飛行，升力、前進推力和操縱力都由旋翼產(chǎn)生；而固定翼飛機的升力主要是靠安裝在飛機機身的機翼產(chǎn)生的，而前進拉力則靠另外的螺旋槳或噴氣式發(fā)動機產(chǎn)生。所以，直升機的旋翼既起到飛機機翼的作用，又起到螺旋槳（或噴氣式發(fā)動機）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，這使得直升機旋翼比固定翼飛機的機翼結(jié)構(gòu)復(fù)雜。96.2直升機的組成√最早的旋翼槳轂根據(jù)它的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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。目前無人直升機見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)動時，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。□垂直鉸的功用是消除槳葉在旋轉(zhuǎn)面內(nèi)的擺動（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作用就是減小旋翼結(jié)構(gòu)尺寸。□水平鉸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直升機的組成□全鉸式旋翼的特點是，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)，通過單獨的槳葉揮舞，而不會將影響傳遞到機身上；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程中，揮舞鉸和擺振鉸提高了直升機的穩(wěn)定性。單獨的槳葉揮舞會產(chǎn)生科里奧利斯效應(yīng)，故需要安裝擺振鉸。126.2直升機的組成√槳葉□旋翼槳葉一般會采用新材料、改進槳葉形狀和新翼型來提高其性能，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。□槳葉平面形狀主要由空氣動力學(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直升機的組成14√穩(wěn)定桿□有些直升機的旋翼系統(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。□穩(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)。□貝爾穩(wěn)定系統(tǒng)是通過安裝阻尼器減小外力的影響，后來發(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)點設(shè)計為貝爾-希勒穩(wěn)定系統(tǒng)。6.2直升機的組成□（1）貝爾穩(wěn)定系統(tǒng)（Bell

control

system）這是最簡單的飛桿形式，飛桿兩端各有配重，垂直于旋翼槳葉安裝，并通過機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)是通過飛桿實現(xiàn)周期變距。當(dāng)小槳的槳距改變時，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。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直升機的組成18√旋翼的作用：□（1）旋翼總空氣動力矢量分力產(chǎn)生向上的升力，用以克服直升機的重力，類似固

定翼飛機機翼的作用。直升機不僅可以飛得很慢，而且可以在空中懸停和垂直起降。即使直升機的發(fā)動機空中停車，駕駛員可通過操縱旋翼使其自轉(zhuǎn)，仍可產(chǎn)生一定升力，減緩直升機下降趨勢，保證安全著陸。□（2）另一分力產(chǎn)生向前的水平分力克服空氣阻力，類似固定翼飛機上推進器的作用（如螺旋槳或噴氣發(fā)動機）。□（3）產(chǎn)生其他分力及力矩對直升機進行控制或機動飛行，類似飛機上各操縱面的作用。6.2直升機的組成√尾槳□對于單旋翼帶尾槳布局的直升機，這個反作用力矩主要是通過尾槳來平衡的。□尾槳是安裝在直升機尾端的小旋翼，旋翼產(chǎn)生側(cè)力來平衡旋翼旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的反作用力矩。旋轉(zhuǎn)的尾槳相當(dāng)于一個垂直安定面，能起到穩(wěn)定直升機航向的作用。為了簡化尾槳槳轂的構(gòu)造，尾槳一般不設(shè)垂直鉸，只能進行總距操縱，改變尾槳槳葉的安裝角，可改變側(cè)力，實現(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)□