航空航天概论之直升机

本导图是一篇关于直升机理论的思维导图，包括直升机历史、直升机原理、直升机结构和直升机的分类等相关基础知识，赶快get~

直升机

• 直升机的历史
  • 竹蜻蜓
    • 演示了直升机旋翼的基本工作原理
  • 达芬奇的直升机方案图画
  • 第一次垂直飞行
    • 1907年
  • 第一次得到广泛认可的直升机飞行
    • 1930年
  • 主要障碍
    • 发动机的功率/重量之比太低
    • 旋翼技术过于原始，无法对直升机有效控制
  • 第一架实用直升机
    • VS－300
    • 西科斯基研制
    • 1939年
• 直升机的原理
  • 直升机悬停
    • 悬停是直升机在一定高度上保持航向和对地标位置不变的状态。
  • 直升机的垂直飞行
    • 垂直上升
    • 垂直下降
  • 直升机的反扭矩
  • 直升机的水平飞行
  • 桨叶的三种运动
    • 桨叶的摆震运动
    • 桨叶的变距运动
    • 将叶的挥舞运动
  • 直升机的航向操纵
• 直升机的分类
  • 按用途分
    • 武装直升机
    • 反潜直升机
    • 运输直升机
  • 按起飞重量分
    • 轻型直升机（3吨以下，直11）
    • 中小型直升机（3-7吨，直9、直5）
    • 中型直升机（7-16吨，直8）
    • 重型直升机（16吨以上）
  • 按旋翼驱动方式
    • 机械驱动式直升机
      • 按平衡旋翼反作用扭矩的方法和旋翼数量与位置分
        • 单旋翼带尾桨直升机
          • 旋翼反作用扭矩靠尾桨推力平衡
          • 优点
            • 构造简单，操纵系统简单，成本较低。
          • 缺点
            • 尾部螺旋桨造成功率损失，重心定位范围窄，尾部长，尺寸大。
        • 共轴式双桨直升机
          • 两个旋转方向相反的旋翼安装在一根轴上，旋翼的反作用扭矩相互平衡。
          • 优点
            • 机身短外形好，正面阻力小，外廓尺寸小
          • 缺点
            • 操纵系统及传动系统复杂，旋翼有相互干扰，方向稳定性不够。
        • 纵列式双桨直升机
          • 两个旋翼安装在机身的前后端，后面的旋翼通常高于前面旋翼的旋转平面。
          • 优点
            • 纵向稳定性好，重心定位范围广，重量效率高，机身有效容积大。
          • 缺点
            • 传动系统复杂，平飞时诱导损失大，利用旋翼自转进行滑翔降落困难。
        • 并列式双桨直升机
          • 两个旋翼位于机身两侧并在同一平面内，转向相反。
          • 优点
            • 操纵性、稳定性较好平飞诱导损失小，经济性较好。
          • 缺点
            • 构造复杂，操纵系统复杂。
        • 交叉式双桨直升机
          • 两个旋翼位于机身两侧，但两个桨毂之间很近。转轴向外倾斜。
          • 优点
            • 正面阻力小，外轮廓尺寸小
          • 缺点
            • 传动系统复杂，桨尖可能碰地，不安全，直升机的平衡复杂。
        • 无尾桨直升机
          • 无尾桨系统主要是由安装于尾梁前部的可变距风扇、带长缝的尾梁和尾部喷气锥3部分组成。风扇向尾梁内部提供低压气流。气流从尾梁的长缝中喷出，与旋翼尾流汇合形成环量，产生平衡反扭矩的侧力。尾梁内未喷出的空气流向尾部，从可控制的喷气锥直接喷出，以提供航向操纵推力。
          • 优点
            • 一是噪音水平降低；尾传动机构大大简化；无常规尾桨造成的气流干扰，改善了直升机的驾驶品质；减轻了驾驶员的负担，几乎不需要用蹬舵来保持悬停时的方向。
        • 倾转旋翼机
          • 在类似固定翼飞机机翼的两翼尖处，各装一套可在水平位置与垂直位置之间转动的旋翼倾转系统组件。垂直起飞和着陆时，旋翼轴垂直于地面，呈横列 式直升机飞行状态；起飞达到一定速度后，旋翼轴可向前倾转90°角，呈水平状态 。V22巡航速度560km/h。
    • 喷气驱动式直升机
  • 按技术特征分类
    • 第一代直升机
      • 主要技术特征
        • 安装活塞式发动机；金属/木质混合式旋翼桨叶；机体为 由钢管焊接成的桁架式或铝合金半硬壳式结构；装有简易的仪表和电子设备。最大平飞速度 约200km/h，全机振动水平(约0．20g)、噪声水平(约110dB)均较高。
    • 第二代直升机
      • 主要技术特征
        • 安装了第一代涡轮轴式发动机；全金属桨叶与金属铰接式桨毂构成的旋翼；机体主要仍为铝合金半硬壳 结构；开始采用最初的集成微电子设备。最大平飞速度约达250km／h。振动水平(约 0.15g)、噪声水平(约100dB)有所降低。
    • 第三代直升机
      • 主要技术特征
        • 安装第二代涡轴发动机；全复合材料桨叶及带有弹性元件的桨毂构成的旋翼；机体结构部分使用复合材料；采用大规模集成电路的电子设备和较先进的飞行控制系统。最大飞行速度约 300km/h。振动水平(约0．10g)、噪声水平(约90dB)又进一步得到控制
    • 第四代直升机
      • 主要技术特征
        • 安装第三代涡轴发动机；装有进一步优化设计的翼型、桨尖和先进的复合材料旋翼叶，无轴承或弹性铰式等新型桨毂；机体结构大部分或全部使用复合材料；操纵系统改为电传操纵；机载电子设备采用数据总线、综合现示和任务管理；先进的飞行控制、通信导航系统。最大平飞速度已约达315km/h。振动水平(约0．05g)、噪声水平(约80dB)已得到良好控制。
• 直升机的结构
  • 直升机的旋翼
  • 直升机的桨毂
    • 铰接式桨毂
    • 跷跷板式桨毂
    • 无铰式桨毂
    • 无轴承式桨毂
  • 直升机的桨毂
  • 直升机的尾桨
    • 涵道尾桨
    • 无桨式直升机
  • 直升机的机身