直升机尾桨的“种类”及“优劣”

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引言：

• 常规构型的直升机通常由主旋翼和尾桨产生气动力，从而控制直升机在各个轴上的运动。

• 直升机尾桨是直升机的主要部件、关键部件，它的安全性、可靠性与直升机的安全运行息息相关。

、尾桨的功能

尾桨的设计通常有以下三种功能：

1. 平衡主桨旋转产生的机身扭力。

   常规设计的直升机，通常由旋翼旋转产生向上的升力，同时在各个方向的分力使直升机前进、后退、侧滑。

   主旋翼在旋转过程中，由于空气的作用，机身会倾向于随旋翼一起旋转，根据牛三定律，为了平衡这种旋转产生的扭力，尾桨的设计就应运而生了。

   根据牛顿第三定律，这一过程中空气对桨叶产生反扭力，通过机身的轮毂、减速器和发动机传导。这个力与主旋翼的旋转方向相反，产生强大的反扭力矩。如果没有额外的力来抵消这个反扭力矩，直升机会绕着主旋翼的中轴线反向旋转。

2. 实现航向的改变：

   尾桨在提供抵消扭力的作用的同时，还参与直升机飞行航向的控制。飞行员通过调整尾桨桨距，改变尾桨的推力或拉力的大小，实现直升机的左右航向偏转。特别是像定点盘旋这样的飞行动作，更需要借助尾桨来完成。

3. 航向稳定作用：

   尾桨高速旋转，在尾部产生气动的垂直安定面，对直升机航向产生一定的稳定作用。

4. 其他气动作用：

   有的尾桨设计还能提高升力或前推力的作用，尽管很小。

   虽然没有周期变距机构，但是通过尾桨安装的角度不同，能够实现在某一方向上的力的分力，从而产生辅助作用。

、尾桨的“分类”及“品析”

从尾桨布局的角度来看，通常可以分为两大类：无涵道尾桨与涵道尾桨。

一、无涵道尾桨：

是指裸露在尾梁外侧的尾桨。

这种尾桨优点是：

1. 设计简单，操作明了，只需要一套简单变矩机构和减速器系统即可实现机身反扭矩及航向操纵的目的。

2. 技术成熟、技术风险小、成本低、可靠性高。

同时，它的缺点也很明显，如：

1. 由于裸露在外，缺少保护，容易成为袭击目标或者容易被外来物击伤；

   案例：在1993年索马里摩加迪沙的“黑鹰坠落”事件中，美军的两架UH-60“黑鹰”运输直升机因尾桨被火箭弹击中坠毁。

2. 位置较低的尾桨，会对地面人或者设施造成安全威胁，如果不遵从相关安全指引，则很有可能造成人员伤亡或设施损坏，同时对尾桨造成损伤；

   注释：这样的事故案例非常多。

3. 位置较低的尾桨，在着陆过程中也容易由于姿态抬头太多，而首当其冲的受到地面撞击；

   注释：无涵道尾桨位置较低的情况下，通常会设计尾橇防止尾桨撞击地面。

4. 尾桨裸露在外，高速旋转产生的噪音比较大。

二、涵道尾桨

是利用尾梁末端的大型垂直安定面形成环形结构，将尾桨的桨叶和桨毂完全包裹其中。

1. 针对以上无涵道尾桨的缺点，为了提升尾桨的安全性和可靠性，技术人员设计出了涵道尾桨。

   时间回溯至1968年，法国航空技术人员首创了涵道尾桨设计，并用于“小羚羊”直升机。

2. 涵道式尾桨设计降低了尾桨被攻击的风险，并减少了飞行阻力和雷达反射截面。

3. 同样，涵道尾桨的尺寸限制导致无法增加桨叶直径，影响了偏转力和偏转力矩的效率。因此，涵道尾桨主要用于中型和轻型直升机，并在大型直升机上应用受限。即使“科曼奇”采用了涵道尾桨，其性能也已接近极限。

4. 因此，各国航空技术人员开始研制无尾桨布局的直升机。

结语：

1. 没有最好的设计，只有最适合的，采用什么样的尾桨设计需要从多个维度考虑，如安全性、气动效率、可靠型等。

2. 推荐几篇与“尾桨”相关推文：

3. 直升机的尾部都有尾桨的设计吗？

   当然不是，有些直升机尾部是可以没有尾桨的。
   

4. 请关注下一篇推文““无尾桨直升机解决方案”。

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