螺旋槳原理及其應(yīng)用

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1、論文題目：直升飛機(jī)螺旋槳原理及其應(yīng)用北京四中高一吳士荀北京四中高一唐明昊北京四中高一楊宗翰北京四中高一趙鉑琛指導(dǎo)教師：北京四中魏華2014年5月摘要螺旋槳的出現(xiàn)加快了世界前進(jìn)的腳步，給我們帶來了各種方便與快捷。我和組員就是三個(gè)不折不扣的航空迷。在生活中，各種媒體里，我們看到了螺旋槳的神奇效用，一個(gè)簡單的扇葉竟能夠使一架幾噸重的龐然大物在空中輕盈飛翔。身為中學(xué)生的我們能否通過自己的聰明才智研究其中的奧妙呢？于是我們運(yùn)用了資料查詢法、小組討論法等方法進(jìn)行了研究。經(jīng)過了一學(xué)年的研究，我們初步探究了直升飛機(jī)螺旋槳的原理及其應(yīng)用。目

2、錄：一、問題的提出二、研究目的三、直升飛機(jī)及螺旋槳概述四、感想體會(huì)五、參考資料及鳴謝一、問題的提出背景：在當(dāng)今社會(huì)中，螺旋槳扮演著越來越重要的角色。從我們身邊的遙控飛機(jī)，到翱翔在空中的各種飛行器無一不歸功于螺旋槳的發(fā)明。然而，看似簡單的扇葉是如何實(shí)現(xiàn)了多年來人類飛行的夢想呢？本組本著對科學(xué)的好奇以及對知識的渴望，進(jìn)行了本課題的研究，意在探究螺旋槳的原理及其應(yīng)用以及它潛在的發(fā)展空間以及存在問題，為羅湘江的進(jìn)一步發(fā)展提出可行化建議。二、研究目的1.目的與意義：研究螺旋槳原理及其應(yīng)用，明確其發(fā)展方向以及現(xiàn)存的問題。2.必要性：螺

3、旋槳的應(yīng)用將在人們的生活中日益普遍，在不久的將來，螺旋槳也將存在于我們的身邊，因此有必要了解它的原理及其應(yīng)用，并研究它的現(xiàn)存問題。3.可行性：從中學(xué)生所掌握的知識出發(fā)，并向大學(xué)知識拓展，運(yùn)用各類知識學(xué)習(xí)螺旋槳的原理及其應(yīng)用，探究其發(fā)展方向，分析現(xiàn)存問題。三、直升飛機(jī)及螺旋槳概述（一）直升飛機(jī)1.簡介直升機(jī)：直升機(jī)的最大時(shí)速可達(dá)300km/h以上，俯沖極限速度近400km/h,實(shí)用升限可達(dá)6000米（世界紀(jì)錄為12450m），一般航程可達(dá)600～800km左右。攜帶機(jī)內(nèi)、外副油箱轉(zhuǎn)場航程可達(dá)2000km以上。根據(jù)不同的需要直

4、升機(jī)有不同的起飛重量。當(dāng)前世界上投入使用的重型直升機(jī)最大的是俄羅斯的米-26（最大起飛重量達(dá)56t，有效載荷20t）。當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的是機(jī)械驅(qū)動(dòng)式的單旋翼直升機(jī)及雙旋翼直升機(jī)，其中又以單旋翼直升機(jī)數(shù)量最多。[1]直升機(jī)本質(zhì)上是不同于飛機(jī)的另一種飛行器，其推力，升力和操縱的實(shí)現(xiàn)均和飛機(jī)有比較大的差距，因此，直升飛機(jī)是一種錯(cuò)誤的叫法。2.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)直升機(jī)的突出特點(diǎn)是可以做低空（離地面數(shù)米）、低速（從懸停開始）和機(jī)頭方向不變的機(jī)動(dòng)飛行，特別是可在小面積場地垂直起降。由于這些特點(diǎn)使其具有廣闊的用途及發(fā)展前景。在軍用方面已廣泛應(yīng)用于對

5、地攻擊、機(jī)降登陸、武器運(yùn)送、后勤支援、戰(zhàn)場救護(hù)、偵察巡邏、指揮控制、通信聯(lián)絡(luò)、反潛掃雷、電子對抗等。在民用方面應(yīng)用于短途運(yùn)輸、醫(yī)療救護(hù)、救災(zāi)救生、緊急營救、吊裝設(shè)備、地質(zhì)勘探、護(hù)林滅火、空中攝影等。海上油井與基地間的人員及物資運(yùn)輸是民用的一個(gè)重要方面。[2]缺點(diǎn)當(dāng)前直升機(jī)相對飛機(jī)而言，振動(dòng)和噪聲較高、維護(hù)檢修工作量較大、使用成本較高，速度較低，航程較短。直升機(jī)今后的發(fā)展方向就是在這些方面加以改進(jìn)。[2]3.工作原理單旋翼式直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋翼提供升力，把直升機(jī)舉托在空中，單旋翼直升機(jī)的主發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)也輸出動(dòng)力至尾部的小螺旋槳

6、，機(jī)載陀螺儀能偵測直升機(jī)回轉(zhuǎn)角度并反饋至尾槳，通過調(diào)整小螺旋槳的螺距可以抵消大螺旋槳產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)速下的反作用力。雙旋翼直升機(jī)通常采用旋翼相對反轉(zhuǎn)的方式來抵消旋翼產(chǎn)生的不平衡升力。首先直升機(jī)要先起飛才能向前后左右移動(dòng)，所以要使圖中的傾斜盤整體向上移動(dòng)，兩個(gè)槳夾就有了一定角度那么順時(shí)針旋轉(zhuǎn)就有了向下的力，飛機(jī)就起飛了，但這時(shí)左右旋翼產(chǎn)生的生力相同，所以直升機(jī)只能向上運(yùn)動(dòng)，如果把傾斜盤看成表盤，如果它前傾，傾斜盤上半部分是轉(zhuǎn)動(dòng)的，那么兩個(gè)連桿只有在12點(diǎn)和6點(diǎn)方向差別最大（一個(gè)在上，一個(gè)在下）6點(diǎn)的拉桿把槳夾向上推那么增大了原來

7、旋翼的角度所以產(chǎn)生的向下的力變大了，12點(diǎn)的向下拉，減小了旋翼角度那么向下的力減小，這時(shí)兩個(gè)旋翼受力不再平衡，右邊力大。左邊力小那么直升機(jī)應(yīng)該向左飛，但是旋轉(zhuǎn)的旋翼遵循陀螺效應(yīng)，要順時(shí)針轉(zhuǎn)過90度產(chǎn)生效果，所以旋翼變成6點(diǎn)方向的力大于12點(diǎn)方向，所以直升機(jī)向前飛。其他方向同理雙旋翼式雙旋翼直升機(jī)有兩種，一種是共軸雙旋翼，即兩個(gè)旋翼同一個(gè)軸心，如俄國生產(chǎn)的卡-27直升機(jī)等；另一種是分軸雙旋翼，即兩個(gè)旋翼分開比較遠(yuǎn)，各有各自的軸，典型代表是美國的支奴干直升機(jī)。雙旋翼直升機(jī)還可以根據(jù)兩根旋翼軸的相對位置分為縱列雙旋翼直升機(jī)和并列

8、雙旋翼直升機(jī)。通過稱為“傾斜盤”的機(jī)構(gòu)可以改變直升機(jī)的旋翼的槳葉角，從而實(shí)現(xiàn)旋翼周期變距，以此改變旋翼旋轉(zhuǎn)平面不同位置的升力來實(shí)現(xiàn)改變直升機(jī)的飛行姿態(tài)，再以升力方向變化改變飛行方向。同時(shí)，直升機(jī)升空后發(fā)動(dòng)機(jī)是保持在一個(gè)相對穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速下，控制直升機(jī)的上升和下降是通過調(diào)整旋翼的總距來得到不同的總升力的，因此