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赵老师讲解自旋着陆及练习方法

2017-11-10 11:28| 发布者: dymodel| 查看: 44| 评论: 0|原作者: dymodel

摘要: 作者: 赵曙光   自旋着陆不仅是一个多年来F3C比赛必飞动作,而且还是初学者在发动机突然停车、尾桨传动操纵系统出现故障、陀螺坏掉、空中没油等等一系列的导致摔机的问题出现后,自旋看着陆是最有效的自救动作, ...
作者: 赵曙光
  自旋着陆不仅是一个多年来F3C比赛必飞动作,而且还是初学者在发动机突然停车、尾桨传动操纵系统出现故障、陀螺坏掉、空中没油等等一系列的导致摔机的问题出现后,自旋看着陆是最有效的自救动作,这个动作的准确完成,可以为广大直升机爱好者节省成百上千的修理、配件的费用,而且一经熟练掌握,还是一个极具吸引力的表演动作,广大‘机友’熟练、轻松的完成此动作,在内行人眼中看来说明你的操纵技术功力深厚,在外行人看来更是不可思议、高深莫测。
  那么,直升机如何在失去动力的情况下安全着陆,它的原理是什么,具体到遥控直升机上又是如何设定的呢?正如固定翼飞机的滑翔着陆,直升机在发动机输出功率消失的情况下,利用下降时相对气流吹过旋翼,推动、维持旋翼以一定速度旋转产生升力,以一定速率下滑降落,在即将接地时最后加大旋翼迎角产生升力,安全着陆的飞行状态。它和固定翼飞机的发动机停车后滑翔降落一样,直升机的自旋看陆从场地要求等方面来说是比较安全的,但它的数据设定、飞行调整、和操纵难度都较大,只有充分了解它的原理、精确设定调整飞机、大胆练习,在紧急情况时才能真的减小“伤亡”。
一、直升机自旋着陆的飞行原理
  直升机和固定翼比较而言它的飞行、操纵原理要复杂的多,现就自旋着陆这一动作理做粗略分析:
  图一:是直升机在发动机停车后(离合器分离),主轴上的单向轴承使旋翼自转,模型下降,由此沿旋转平面吹来的气流N和自斜下方(下降方向)上吹的气流 F,它们二者合成为相对气流S, S吹向旋翼产生与S垂直的升力H,与S平行的阻力Z,这二者的合力为总空气动力V,V就是气流S与旋翼相对运动产生的动力,再把V分解为与主轴线重合的力 Vy,和与主轴线垂直的力Vx,Vy抵消了大部分直升机的重量,使直升机缓慢加速下降,力Vx和旋翼的旋转方向一致,使旋翼加速旋转。
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                           (图一)
  图二:旋翼转速提高后,相对于旋翼旋转方向的气流N,加强至N’,导致它和自下向上吹的气流F合成的气流方向S与旋翼翼弦线夹角(迎角)减小,它们的空气动力V向主轴方向靠拢,使旋翼加速旋转的力Vx逐渐减小,当总空气动力V与主轴重合时,Vx减至零,直升机恒速下降。广大爱好者可以把旋翼想象成为一架被风吹动的风力发电的风车。
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                           (图二)
  图三:当直升机着陆接地前加螺矩时,迎角增加,由于旋翼本身还有一定的转速,加上它的旋转惯量,会在短时间产生足够的升力使飞机减小下降速度安全着陆。但这只是一瞬间的事,由于发动机与离合器的完全脱离,旋翼本身没有发动机的动力驱动,随着迎角的增大阻力将猛增,甚至达到旋翼失速的程度。所以自旋着陆时升力的短暂增加是以旋翼旋转到一定转速为先决条件的。图三中旋翼迎角加大与气流S之间形成大迎角,升力增加,但增大更多的是阻力Z,这样使空气动力V转向主轴的后方,分力Vx也与旋翼旋转的方向相反,旋翼减速。这时如果距地面高度还高的话,瞬间下沉减小之后将是更快的下坠,因为要获得更大的F来减小旋翼迎角,(同第一图所述),这也是自旋着陆这一动作操纵困难之所在。
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                           (图三)
二、遥控直升机的自旋着陆调整
室内调整
  
  众所周知,固定翼飞机产生升力、完成飞行动作靠的是机翼和尾翼,而直升机靠的是旋翼和尾桨,所以旋翼的好坏和调整在直升机的飞行中起决定作用。现在模型直升机使用的大多数为购买的成品旋翼,价格从80~600元/付不等,翼形多为对称(NACA-0012~0015)、双凸(NACA-64012)或更高级的S型层流翼型,这些翼型都可以使用。要做好自旋着陆,其单片旋翼的重量,32级的为130~150克,60级的为180~210克,其纵向重心在(从旋翼安装螺孔向外)60% 处,所以现在所有的旋翼在翼尖都加有配重(图四),其弦向重心(距前缘)应小于等于25% 。现在中高档的商品旋翼在包装上大都标有重量、翼型、弦向重心位置等参数。
  在条件允许的前提下,应首选碳素、玻璃钢复合材料的旋翼,其次选用木制外态蒙玻璃布的旋翼,再其次选用木制包热缩蒙皮的旋翼。无论选用何种旋翼,一定要检查两只旋翼有无自然变形,有无裂痕,两只旋翼的抗扭变形是否相等,再检查一下重心位置等等。关于机体,我特别说的是HIROBO公司于去年下半年推出的DTDS(尾桨直接驱动)系统,就是旋翼在与离合器切开后,旋翼直接驱动尾桨旋转,这是一项相当有用的功能,在今年的体育大会上被所有选手采用,(图五箭头所指小齿轮盘为该系统)。
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                           (图四)
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                           (图五)
  具体到模型直升机的设置、组装上首先应把变矩舵机换为大扭力的舵机,如JR的NES=4000,8101,8201,8301,8300,4231. FUTABA的FP-9201,9202,9303,9204,9206,9302. SANWA的SRM-1451,1452,1453等等。以机体允许的最大行程自由动作为限,加大舵机的行程,然后用旋翼角度尺把旋翼最小角度设置在-5 度左右,最大角度设置在+13度左右,然后将发射机上的HOLD(自旋开关)电脑或者机械微调设置到将HOLD开关打开后,其发动机风门锁定位置比正常怠速位置稍高一些(2~5% )。
  但特别注意的是,离合器仍为切离状态,不应与发动机在若即若离的半吸合状态,有的人因自旋时摔过飞机,总害怕旋翼转速太低,于是将发动机设定在低速吸合状态,这是错误的:一,如果调整正确现在的机体足够完成自旋动作,请从操纵手法、机体角度设定上找原因,二,如发动机与离合器吸合,发动机会将本来能提高的旋翼转速带慢,即使单向轴承状况特好,发动机在高速无负荷状态下也是不好的。
外场飞行调整
  地面试车:将直升机起动后,首先打开自旋开关试一下,先察看怠速转速是否稳定(应比正常怠速稍高,但离合器应完全切离),此时油门舵机应是锁定不动的,试一下变矩舵机的行程,关掉自旋开关,然后按正常悬停位置悬停,着陆后记住油门即将离陆的位置,确认无误后,在地面上加大油门,使旋翼转速提高,在即将离陆的瞬间(飞机不要离地),快速收下油门并打开自旋开关,收操纵杆到底后迅速向上提升变矩杆(此时油门己锁定),直升机在发动机切开的情况下,能瞬间离地跃升 10~20厘米左右然后落下,此时的设定数值正合适,如果跃升特别高,将最大螺矩减一些,反之则减小最小螺矩。
  
  另外,自旋开关平时可以作为旋翼空气刹车开关,使旋翼在很短的时间停下来,但千万注意:在关上此开关前,必须将油门操纵杆收到底,否则发动机将突然高速旋转! 地面调整后,进行空中自旋的调整及练习。先将直升机在悬停的状态下反复大幅度增减油门,以确认发动机有良好的加速性能,然后飞上高空以小机速飞航线(建议高度 50米,机速40公里/小时)在差30度左右飞到正前方时减小油门并打开自旋开关,稍微推杆,使直升机以与地面60度角中速直线下滑,在离地面10米以上时逐步缓加变 矩杆,并保持机体平衡,同时仔细感觉在无动力下加变矩时机体的变化及杆量,在变 矩杆加到40~50% 或离地5~6米时,关掉自旋开关,缓加油门(此时机体进入正常飞行 状态),机体进入正常飞行。这样反复试几次,逐渐减低加变矩杆的高度,直到在2~3 米时加变矩杆,就可以直接接地了,开始时千万不要为了定点而大幅操纵飞机,以平稳落下为目的,安全第一!
  这样反复练习多次后,能熟练掌握这一动作的舵量和节奏感,然后根据图六所示的标准练习国际航联(FAI)规定的180度自旋着陆,要完成此动作 前面所提到的DTDS就充分显示了它的优势,以尾桨的细腻操控,来完成完美的动作。
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                           (图六)
  图七:为实际飞行过程中可能遇到的问题,爱好者可根据实际情况参考图片练习,尤其注意在做自旋着陆时尽量少地使用付翼、升降舵,否则旋翼转速会降低。
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                            (图七)
  总之,自旋着陆(180度自旋着陆)无论在过去还是现在,都是一个高难动作,这里给大家介绍,并不是让大家都要完成这一动作,做的多么优美,而是提前有地面练习,机体调整好,作好各种准备,在出现紧急情况时,利用这个动作来减小一些机体损失。更能体验飞行的乐趣,如果爱好者在实际飞行中有什么具体问题,欢迎爱好者打电话咨询。

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