尾槳
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-28
尾槳的實例教程
飛機靠機身兩側的形似蜻蜓翅膀的平直機翼提供升力，前進的動力是由機頭的螺旋槳或尾部噴管（即尾噴管）的噴氣來提供；而直升機則是借助旋轉的機翼（旋翼）產生升力。直升機的旋翼和飛機的螺旋槳都是用旋轉的葉片推動空氣產生作用力的。
今天我們就來說說直升機旋翼的動力學奧秘。
直升機種類
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直升機方面也出現了相對多的機翼種類，按照旋翼的數目與配置以及葉片數目來區分，直升機有如下幾種：
1單旋翼直升機
顧名思義，單旋翼直升機就是它只有一個旋翼。一般它必須帶一個尾槳負責抵消旋翼產生的反轉矩。例如，歐洲直升機公司制造的EC-135直升機。下圖就是一個帶尾槳的單旋翼直升機圖片。但是，也有單旋翼直升機無尾槳的情況，這時它的機身尾部側面有空氣排出管道，用噴氣的反作用力來抵消旋翼產生的反轉矩。例如，美國麥道直升機公司生產的MD520N直升機。
圖：外掛式尾部旋翼（尾槳）
2雙旋翼直升機
雙旋翼直升機具有兩個旋翼。兩個旋翼的排列有如下三個情況：縱列式 ，橫列式，共軸式。
3四旋翼直升機
下圖是中國研制的四旋翼無人直升機。四個旋翼分為兩對，分別以正螺旋和反螺旋方向旋轉。
展開 例如米-8直升機有4個葉片；米-28有5個葉片；米-26直升機的旋翼有8個葉片，尾槳有5個葉片。2008年5月26日，一架紅色米-26直升機吊裝了一臺重約13.2噸的重型挖掘機，前往唐家山堰塞湖壩體。圖4為執行該項任務的米-26直升機照片。
圖4 “米-26”直升機
05
傾轉式旋翼飛機
美國V-22魚鷹直升機就是傾轉式旋翼飛機（參見圖5），它兼有直升機和飛機的共同優點。當旋翼的轉軸豎直時，旋翼產生升力。當轉軸角（與豎直軸的夾角）接近90度時，旋翼就變成螺旋槳，飛行速度由300公里/時，提高到500公里/時。現在，美國V-22部署到東亞美軍駐日基地，對中國進行威懾。
圖5 V-22“魚鷹”傾斜（傾轉）式旋翼飛機
直升機旋翼動力學奧妙與動量矩守恒律
前邊提到，單旋翼直升機除了有一個大的旋翼外，在尾部還有一個小的尾旋翼（也叫尾槳）。圖6是一個帶鑲嵌式尾旋翼（尾槳）的直升機。尾槳產生的作用力沿水平方向，并且與機身垂直，對機身重心有一個力矩（轉矩）。再仔細看，尾槳力矩使機身轉動的方向必然和主旋翼的轉動方向相反。在設計時，要保證尾槳的轉矩與旋翼的動量矩大小相等方向相反。這樣直升機才能正常飛行。下面我們從力學原理出發來討論一下直升機運行的奧秘。
圖6 帶鑲嵌式尾槳的直升機
動量矩定理 (Theorem of moment of momentum) 和動量矩守恒定律 (Law of conservation of moment of momentum) 是剛體（或質點系）運動必須滿足的動力學原理。動量矩定理說，動量矩對時間的變化率等于外加力矩之總和。當質點系不受外力作用或所受全部外力對某定點或定軸的主矩始終等于零時，該質點系對該點或該軸的動量矩保持不變。即當作用于它的外力矩之和為零時，它的動量矩變化率將等于零。
展開 作用二：抵消單旋翼的反扭力矩
當直升機的旋翼產生升力時，每片旋翼都會產生相應的阻力，這些阻力疊加在一起就會產生一個反扭力矩，這個時候直升機就會出現不平衡的現象，在直升機容易失衡的尾部加上一個“風扇”，也就是尾槳，尾槳發出的推力來抵消這個反扭力矩。
作用三：保持直升機的平衡
我們都知道天空上會產生強氣流，這個時候如果不采取任何措施，光憑借直升機的主旋翼是無法保持直升機平衡的。這樣一來直升機就會偏離飛行軌跡，或者無法躲避障礙物，而這個時候尾槳的作用就體現出來了。它可以輔助旋翼應對空中的強氣流，保持直升機的飛行平衡。
看到這里大家的疑惑是不是就解決掉了呢，所以直升機安裝尾槳并不是為了裝飾或者是好看，而是大有作用的，可以說尾槳是直升機保持平衡的重要部分。
展開 另外，對于單旋翼帶尾槳直升機，進行總距操縱的同時還需要注意尾槳操控；尾槳拉力需要能夠與旋翼扭矩匹配，否則直升機將出現航向擺動。
水平運動
直升機水平運動時，旋翼具有明顯的氣流不對稱和升力不對稱特點。比如，直升機前飛時，前行槳葉氣流合速度為：旋轉線速度+前飛速度，后行槳葉氣流合速度為：旋轉線速度-前飛速度。為了應對氣流不對稱導致的左右升力不平衡，就需要施加一定的周期變距操縱，減小前行槳葉槳距值、增加后行槳葉槳距值。
另外，當需要主動改出某一飛行狀態，加減速或側飛時，也需要施加周期變距操縱。周期變距操縱桿如下圖，通常布置在駕駛員兩腿之間，或者是兩個駕駛員的中間。可以說，周期變距操縱直接影響著直升機的水平運動。
駕駛員前推桿操縱時，槳葉運動至右側時迎角最小，運動至左側時迎角最大；對蹺蹺板旋翼來說，由于揮舞響應滯后于操縱90度，最終槳盤后側上揮最大，前側下揮最大，也就是槳盤前傾，如下圖。其他方向周期變距操縱引起的周期揮舞響應，機理與前推桿類似。
駕駛員前推桿，槳盤前傾，從而產生驅動前向移動的氣動力，同時還需要保證垂向升力能夠平衡直升機重力，否則直升機將難以保持高度。
駕駛員橫向打桿，槳盤側傾，從而產生驅動側向移動的氣動力，直升機側飛。
駕駛員后拉桿，槳盤后倒，從而產生驅動后向移動的氣動力，直升機后飛。
偏航運動
懸停狀態，直升機的航向由尾槳操縱決定。如果尾槳拉力變化，則會破壞原有的直升機旋翼反扭矩平衡，從而使航向產生變化。比如，對右旋旋翼，右蹬舵時，尾槳拉力減小、機頭右偏；左蹬舵時，尾槳拉力增加、機頭左偏。
展開 SAMCEF for Composite 軟件在復合材料分析中的應用 程迎超：
介紹了軟件的功能及在各行業的應用，如在飛機蒙皮屈曲分析中的應用，在飛機蒙皮損傷失效分析中的應用，在飛機鳥撞模擬分析中的應用，在飛機結構優化中的應用，在汽車白車身分析中的應用，在風力發電機葉片分析中的應用
2.復合材料無軸承尾槳柔性元件設計計算分析
鄧景輝, 吳明忠, 洪 蛟, 張呈林
無軸承尾槳柔性梁設計是無軸承尾槳設計的關鍵, 設計上要滿足結構的強度要求, 同時還必須滿足合理的剛度特性, 實現尾槳的揮舞、擺振、變距運動, 因此進行準確而快速的設計計算, 才能適用于工程設計。本文介紹一種相當于三維彈性理論的二維有限元模型, 計算精度高, 速度快。經過試驗, 驗證了所開發的理論方法與軟件,可以用于無軸承尾槳柔性梁元件的特性研究, 對層合板的厚度、鋪層方向、層數、板元大小、離心力、板的安裝角等的影響可進行靈敏度分析。該軟件比大型商業軟件SAMCEF, NASTRAN 經濟實用, 具有自主版權, 易于根據使用情況進行修改, 完全可以滿足工程設計的需求
SAMCEF composites papers.rar
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尾槳的最新內容
宋長江等[13]采用葉素理論，對類似于水下導管螺旋槳的空氣涵道尾槳開展了動量源法CFD分析，結果顯示槳的推力值與試驗值基本吻合。
當前，有關體積力法的改進研究層出，但聚焦于水下導管螺旋槳體積力法適用性及改進方法的研究較少。探究適用于導管螺旋槳的體積力法有利于在保證宏觀運動精度的前提下提高水下航行器操縱運動模擬的效率。
此外，由于涵道風扇可在較小的直徑下產生較大的推力，可以用來充當電動矢量推力發生器，這種矢量推力發生器依靠電驅動可以實現持續、穩態、精確的推力控制，適合應用到直升機尾槳、航空器懸停調姿增穩等場景。
航空器對涵道風扇電推進的需求
航空器作為一種高價值、高技術、高風險的運輸裝備，對涵道風扇電推進系統提出了較高的使用要求。
傾斜尾槳在起降期間提供俯仰控制，并推動飛機向前飛行。Lotus的起飛和巡航布局如圖3所示。
圖3 起飛(左)和巡航布局(右)示意
正如所預料的那樣，這些翼尖螺旋槳葉片的設計——翼展、翼型選擇、扭轉和弦分布、槳距等——是螺旋槳和翼尖性能之間的權衡分析。
目前，直升機噪聲的仿真分析主要集中在旋翼和尾槳噪聲等艙外噪聲上。王普緣應用有限元方法，分析得出在中速前飛狀態下，旋翼噪聲在直升機全機總噪聲中的占比超過90％。仲唯貴等則是采用FW-H方程分析了直升機尾槳與渦線干擾噪聲，表明干擾狀態下尾槳噪聲在中頻段有所增加且具有一定指向性。解福田等同樣應用FW-H方程分析了主旋翼噪聲的指向性。
與普通直升機不同的是，傾轉旋翼機為雙旋翼飛行器，沒有尾槳，而且需要考慮機翼機身等機體部分的氣動力。直升機模態下，傾轉旋翼機的控制方式也與普通直升機有很大差異，其控制量為旋翼總距、總距差動、旋翼橫向周期變距和縱向周期變距。
螺旋槳是一個可變螺距螺旋槳，在前緣和尾緣處的槳轂和螺旋槳葉片之間有一個 0.3 mm 的間隙，在模擬中保持此間隙。使用 MRF 對螺旋槳的旋轉建模。本仿真中螺旋槳直徑為0.25m。螺旋槳轉速為15 rps。
游艇設計師和造船工程師、汽艇和游艇建造者、中小型船廠、發動機和變速箱設計者、螺旋槳生產者、推進設備供應者、政府相關機構及高校
軟件介紹
PropElements是一款精細的螺旋槳設計和分析軟件，通過HydroComp獨特的尾螺旋槳設計規范來定位螺旋槳性能
螺旋槳是一個可變螺距螺旋槳，在前緣和尾緣處的槳轂和螺旋槳葉片之間有一個 0.3 mm 的間隙，在模擬中保持此間隙。使用 MRF 對螺旋槳的旋轉建模。本仿真中螺旋槳直徑為0.25m。螺旋槳轉速為15 rps。
這樣一來直升機就會偏離飛行軌跡，或者無法躲避障礙物，而這個時候尾槳的作用就體現出來了。它可以輔助旋翼應對空中的強氣流，保持直升機的飛行平衡。
看到這里大家的疑惑是不是就解決掉了呢，所以直升機安裝尾槳并不是為了裝飾或者是好看，而是大有作用的，可以說尾槳是直升機保持平衡的重要部分。
相對于傳統的直升機結構，動態系統包括槳葉、主旋翼、主齒輪箱、液壓傳動、發動機、尾槳和尾齒輪箱。這些系統通過運動學連接，將動力傳遞給葉片，以提供飛機的推力和升力。了解這些系統的機械部件在實際使用條件下所承受的載荷，將使公司能夠準確地知道部件的壽命和更換時間。
直升機在飛行狀態下，對大部分機械部件運行狀態的測量都會非常困難。比如，圖1照片中橙色的傳感器電纜數量眾多，體積龐大。
