为什么直升飞机停机坪H-为什么直升飞机要有两个螺旋桨呢
为什么直升飞机要有两个螺旋桨呢
是为了保证机体稳定不发生转动并实现航向的操作。直升机两个螺旋桨有不同的作用，大螺旋桨提供升力，负责升降；小螺旋桨克服直升机旋转，为机身提定。直升机是典型的*****产品，可以广泛的应用在运输、巡逻、旅游、救护等多个领域。
3D动态图展示飞机的飞行原理，上百吨的飞机原来是这样飞行的
不知道大家有没有这样的疑惑：重达上百吨的飞机如何从地面起飞？负重那么多也能像在平地一样呢？下面给大家科普一下飞机的飞行原理，希望大家能够明白！飞机控制原理
大多数飞机由五个主要部分组成：机翼、机身、尾翼、起落装置和动力装置，飞机的飞行要解决两个问题：一是上升；二是前进，前进靠的是发动机的动力带动螺旋桨旋转产生的向前牵引力或是喷气产生的向前推力。 上升是根据伯努利原理，即流体（包括气流和水流）的流速越大，其压强越小；流速越小，其压强越大。还有，升力和迎角等都有很大关系。
升力
迎角
气流流过的压力差产生了升力
飞机运动的三轴简化，俯仰、滚转、偏航
副翼控制滚转↓
副翼控制滚转
俯仰运动靠升降舵控制↓
降舵控制俯仰运动
偏航运动靠方向舵控制↓
方向舵控制偏航运动
平衡分析（对单旋翼式）（1）直升飞机的大螺旋桨旋转产生升力平衡重力。
直升飞机的桨叶大概有2—3米长，一般有5叶组成。普通飞机是靠翅膀产生升力起飞的，而直升飞机是靠螺旋桨转动，拨动空气产生升力的。直升飞机起飞时，螺旋桨越转越快，产生的升力也越来越大，当升力比飞机的重量还大时，飞机就起飞了。在飞行中飞行员调节高度时，就只要通过改变大螺旋桨旋转的速度就可以了。
（2）直升飞机的横向稳定。
因为直升飞机如果只有大螺旋桨旋，那么根据动量守衡，机身就也会旋转，因此直升飞机就必须要一个能够阻止机身旋转的装置。而飞机尾部侧面的小型螺旋桨就是起到这个作用，飞机的左转、右转或保持稳定航向都是靠它来完成的。同时为了不使尾桨碰到旋翼，就必须把直升飞机的机身加长，所以，直升飞机有一个像蜻蜓式的长尾巴。
航空发动机：提供飞机前进的动力。
星型发动机示意图，早在1903年，星型发动机就用在了飞机上。在其他更先进的航空发动机出现之前↓
星型发动机
大型飞机的发动机常采用星型设计↓
星型发动机属于活塞式发动机的一种
涡轮喷气发动机简称涡喷发动机，其历史也很悠久↓
涡轮喷气发动机
1937年，世界上第一个涡轮喷气发动机就开始运行了。
涡喷发动机由5个结构组成
空气从进气道进入发动机后，首先被高速运转的压气机压缩，产生高压致密空气以提供大量氧气，燃烧室喷油燃烧，向后冲击涡轮机，而涡轮机又带动前面的的压气机，燃气流从喷口喷出产生推力。
涡轮风扇发动机简称涡扇发动机↓
涡轮风扇发动机
很容易就能发现，涡扇发动机和涡喷发动机两者之间的区别。涡喷只有一个空气通道，专业上叫做“涵道”，而涡扇发动机却有两个空气通道。也就是说，涡喷发动机是单涵道发动机，而涡扇是双涵道发动机。
外涵道与内涵道
发动机在运转时，外涵道与内涵道空气流量的比值叫做涵道比。
规律是，涵道比越大越省油，经济性越好，高涵道比的发动机在亚音速时有非常好的能效，所以它广泛地运用于客机、运输机等。
高涵道比的发动机，主要推力不是来自于向后喷出的高温燃气，而是来自于外涵道高速向后喷出的空气↓
高涵道比发动机
现代战斗机也大多采用涡扇发动机，只是，为了追求高空的超音速性能，使用低涵道比的发动机。
美国F22猛禽战斗机使用的涡扇发动机，涵道比很低，只有0.3：1↓
美国F22猛禽战斗机
涡轮螺旋桨喷气发动机，简称涡桨发动机↓
涡轮螺旋桨喷气发动机
涡桨发动机的本质类似于涡喷发动机接上一个减速器，并带动外部的螺旋桨。
中国自行设计研制的水陆两栖飞机蛟龙-600，采用国产WJ-6涡桨发动机↓
中国自行设计研制的水陆两栖飞机蛟龙-600
目前，蛟龙-600是世界上最大的水陆两用飞机，于2016年7月23日总装下线。
涡桨发动机通常用在小型或低速的亚音速飞机上。但也有例外，俄罗斯的图-95战略轰炸蛟龙-600机使用的NK-12MV型涡桨发动机，让其达到925公里每小时的高速，接近音速。
俄罗斯的图-95战略轰炸机↓
俄罗斯的图-95战略轰炸机
每一个NK-12MV型涡桨发动机上有8个叶片，前后叶片采取同轴反转的模式↓
前后叶片采取同轴反转的模式
同轴反转示意图↓
同轴反转示意图
安-70运输机上的D-27浆扇发动机↓
D-27浆扇发动机
涡桨发动机的燃油效率通常高于涡扇发动机，但它也不是尽善尽美，原因之一是，涡桨发动机上多了一个减速器，也就是变速齿轮。
变速齿轮的存在一是增加了发动机重量，二是多少会带来一些功率上的损耗。
为此，有的国家研制一种不需要变速齿轮的发动机，它就是桨扇发动机。由于和涡轮之间没有减速器，桨扇的螺旋桨转速非常高，带来的优点是燃料效率进一步提高，而缺点是噪音大，难以运用于追求舒适性的客机上。目前，只有安-70运输机使用浆扇发动机。
“安-70”运输机由乌克兰与俄罗斯共同研制开发，于1994年12月6日首飞↓
“安-70”运输机
“安-70”的发动机，其叶片为前置，还有另一种桨扇发动机，其叶片为后置，这就是通用电气早些年进行实验的发动机GE36。
GE36桨扇发动机↓
GE36桨扇发动机
GE36桨扇发动机示意图↓
GE36桨扇发动机示意图
实验中的GE36，表现出了非常低的燃料消耗，但同样还是因为噪音大的问题，它没有被使用在任何飞机上↓
实验中的GE36
涡轴发动机并非如此简单，但您可以借此理解其本质↓
涡轴发动机
涡轮轴发动机简称涡轴发动机，顾名思义，它是通过“轴”来传输动力。直升机、坦克、船舶上都有使用。
ch-47支奴干直升机上的涡轴发动机
无论是上文提到的涡喷还是涡扇发动机，它们的前部都有一个“压气机”，这可是个大块头，要是能把它去掉就太好了。问题是，没有了压气机，怎么压缩空气？
飞行器飞得越快，迎面而来的空气就越快，当快到几倍音速时，空气自然就得到了压缩。高压空气进入燃烧室，混入燃油，剧烈燃烧并向后高速喷出以得到动力。这就是冲压发动机的原理。
压气机
图中的（a）代表传统的涡喷发动机，其结构很复杂；而（b）代表冲压发动机；（c）表示超燃冲压发动机。
冲压发动机一般用在导弹和目前还在试验阶段的高超音速飞行器上。
起落架收放示意图↓
起落架收放示意图1
起落架收放示意图2
起落架收放示意图3
直升机与普通飞机区别及飞行简单原理不可否认，直升机和飞机有些共同点。比如，都是飞行在大气层中，都重于空气，都是利用空气动力的飞行器，但直升机有诸多独有特性。
（1）直升机飞行原理和结构与飞机不同，飞机靠它的固定机翼产生升力，而直升机是靠它头上的桨叶（螺旋桨）旋转产生升力。
（2）直升机的结构和飞机不同，主要由旋翼、机身、发动机、起落装置和操纵机构等部分组成。根据螺旋桨个数，分为单旋翼式、双旋翼式和多旋翼式。
（3）单旋翼式直升机尾部还装有尾翼，其主要作用：抗扭，用以平衡单旋翼产生的反作用力矩和控制直升机的转弯。
（4）直升机最显眼的地方是头上窄长的大刀式的旋翼，一般由2～5片桨叶组成一副，由1～2台发动机带动，其主要作用：通过高速的旋转对大气施加向下的巨大的力，然后利用大气的反作用力（相当与直升飞机受到大气向上的力）使飞机能够平稳的悬在空中。
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直升机尾部可爱的小螺旋桨是干什么用的？
喜欢看战争片的小伙伴们，常常可以看到这样一个情节：
在主角遭遇敌人围追堵截的险要关头，一架直升机潇洒降落。直升机扮演着救世主的角色，为主角送来援兵，拯救主角于危难之中。
电影《黑鹰降落》剧照
细心的小伙伴们在观察直升机的时候可能发现了，直升机的尾部居然还有一个小小的螺旋桨。
这个有点可爱的小螺旋桨是干什么用的呢？它在直升机飞行的时候起到什么作用呢？让我们一起来看看吧!
我国自主研制的第一种专业武装直升机 武直-10
要想知道这个小螺旋桨的作用，让我们先来了解一下直升机的基本结构和它的飞行原理。
直升机如何起飞单旋翼直升机的基本结构图
通过上面这张图我们可以了解到，直升机尾部的螺旋桨是它的尾旋翼，直升机能够飞起来，关键在于它头上的螺旋桨（又称为主旋翼）。
直升机飞行时，主旋翼不断旋转，桨叶的上下表面弧度不同，上表面凸起，下表面较平。
空气中的某一点从机翼上表面通过和从下表面通过的时间一样，而上面路程远，所以空气相对于飞机来说，上表面流速快，下表面流速慢。
根据伯努利原理，气体流速越大的地方压强越小，气体流速越小的地方压强越大。
这样一来，空气对桨叶上下表面就形成了压强差，空气对桨叶上表面向下的压力小于空气对桨叶下表面向上的压力，所以桨叶有了向上的升力。
直升机飞行原理图
直升机如何转向了解了直升机如何起飞，我们就很容易弄明白直升机是如何转向的了。
如果我们调整主旋翼的桨叶，使桨叶不再完全水平而有所倾斜，那么空气对桨叶的拉力也不再会是竖直向上的。
我们可以将空气对桨叶的作用力记做T，它可以被分解成两个力：竖直向上的力T1与水平方向的力T2。
竖直向上的力T1控制直升机的起飞；水平方向的力T2控制直升机转向，直升机会沿力T2的方向旋转。
主螺旋桨的转动让直升机能顺利起飞和转向，但它也带来了一个问题。
根据牛顿第三定律，力的作用是相互的，相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
当直升机驱动主旋翼旋转时，主旋翼也必然会对直升机产生一个反作用力，我们把这个反作用力的力矩称之为反扭矩。
如下图显示，假如主旋翼逆时针旋转，那它对机身就会产生顺时针方向的反作用力。
桨叶对飞机的反作用力示意图
如果我们不能消除这个讨厌的反作用力对直升机的影响，直升机的机体一直将会“不由自主”地原地转圈。
巧妙的尾旋翼为了解决这个难题，科学家们想了很多办法，目前最普遍的一种解决方法是在直升机的尾部安装尾旋翼。
和主旋翼一样，尾旋翼旋转的时候桨叶两面也有压强差，压强差使空气对它有一个推力。与主旋翼不同的是，尾旋翼是垂直旋转的，所以空气对它的推力是水平方向的。
如果这个推力（T尾浆）和主旋翼对机身的反作用力大小相等、方向相反，那么直升机就不会原地打转了，例如下图所示：
没有尾旋翼的直升机给直升机安装上尾旋翼是解决主旋翼反作用力的一个好办法，但也有不少直升机没有安装尾旋翼。这些直升机为什么不会原地转圈呢？
共轴双旋翼直升机
共轴双旋翼直升机具有绕同一轴线一正一反旋转的上下两副旋翼，由于转向相反，两副旋翼产生的反作用力可以相互平衡。
交叉双旋翼直升机
交叉双旋翼直升机的原理与共轴双旋翼直升机是一样的，但是它的两旋翼轴不平行，是分别向外侧倾斜的，且横向轴距很小，所以两副旋翼在机体上方呈交叉状。
这类飞机同样是依靠两副旋翼向不同方向旋转，产生了两个大小相等、方向相反的反作用力，这两个力之间可以相互抵消。
利用康达效应的直升机
康达效应是指流体（水流或气流）有偏离原本流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。
举一个生活中常见的例子，大家就能很快了解康达效应了。当我们把一个汤勺放在水龙头下，水流会顺着汤勺的表面流动，而不是垂直向下流动。
在直升机尾梁和机身对接的地方安装有一个可以改变桨叶倾角的风扇。直升机工作时，发动机带动风扇转动，在尾梁内部产生压缩气流，尾梁一侧开有缝隙，气流从尾梁侧面的缝隙中喷出。
根据康达效应，喷出的气流和主旋翼的尾流汇合绕尾梁旋转，从而使尾梁两侧形成压力差，产生侧向力来平衡旋翼的反扭矩。
直升机灵活机动，对于起降场地的要求又小，有着广阔的应用前景，在社会公共事业、经济发展、军事国防和我们的生活上都大有用武之地。
希望本篇文章能帮助你了解直升机和它的尾旋翼设计背后的科学原理。
