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直升机尾浆作用原理演示实验 [复制链接]

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发表于 2011-6-19 12:33:05 |显示全部楼层
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发表于 2011-6-19 12:33:26 |显示全部楼层

直升机尾浆作用原理演示实验

一.实验目的
1.
熟悉动量矩的概念,正确理解动量矩定理;

2.
增强工程概念,掌握直升机尾浆作用原理、航向控制及升力产生的有关机理。


二.实验设备(仪器)
直升机尾浆作用原理实验装置,见图 1

图1
三.实验原理
直升机飞行时,一方面将受到重力 W的作用。另一方面,在发动机的驱动下,旋翼将发动机(及机身)作用在其上的驱动力耦 M’,从而驱使旋翼绕 z轴旋转,与此同时,旋翼旋转时还会受到空气动力的作用,作用在旋翼上的空气动力可简化为一个阻力耦 Mr和一个升力 F。因此,如果直升机没有安装尾浆或尾浆没有打开,直升机整体、旋翼以及机身的受力分别如图 2—图 4所示。
由图 3可见,在一定的条件下,旋翼可绕 z轴作稳态旋转。但由图 4可见,由于此时尾浆没有打开,由对 z轴的动量矩定理可知,机身将会绕 z轴沿着与旋翼相反的方向旋转,这当然是我们所不希望的。
打开尾浆,将会在尾浆上产生一个空气动力 P,此时直升机整体、以及机身的受力分别如图 5、图 6所示,调整尾浆的转速,就可以使得作用在尾浆上的空气动力 P对 z轴的矩恰好与旋翼对机身的作用力矩相等,根据对 z轴的动量矩定理,如开始时机身不旋转,则机身不会绕 z轴旋转。若此时进一步增加
 1
尾浆的转速,则 P对 z轴的矩将大于旋翼对机身的作用力矩,从而可以使机身绕 z轴沿着与旋翼相同的方向旋转。这样一来,就可以调整机身的方向了。

图 2图 3

图 4

图 5图 6
四.实验步骤
1.
接通电源;

2.
打开旋翼驱动电机,并调整电机的转速,观察所发生的现象;

3.
使旋翼驱动电机反向旋转,观察所发生的现象;

4.
打开尾桨驱动电机,并调整电机的转速,观察所发生的现象;

5.
使尾桨驱动电机反向旋转,观察所发生的现象;

6.
同时调整旋翼驱动电机和尾桨驱动电机的转速和转向,直至机身停止旋转;

7.
增加或减小尾桨驱动电机的转速,观察所发生的现象。


 2
五.实验要求
在整个实验过程中,要求学生集中注意力反复观察实验现象,总结规律,并应用动量矩定理进行解释。
六.问题讨论
1.
试用动量矩定理来解释:

a.跳水运动员是如何控制身体在空中的旋转速度?

b.蕾舞演员又是如何调整身体绕脚尖的旋转速度?

 

2.试举出
1-2个生活或工程中应用动量矩定理的例子,并作出定性分析,说明其工作机理。


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发表于 2011-7-11 11:53:38 |显示全部楼层
好东西。好好学习一下

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发表于 2011-10-24 11:43:19 |显示全部楼层
迫不及待哩!ganxie!

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发表于 2012-4-14 23:50:20 |显示全部楼层
学习,好资料呀,也想自己DIY

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