《無(wú)人機(jī)飛行原理》教案 項(xiàng)目4：旋翼無(wú)人機(jī)飛行原理1

課時(shí)教學(xué)教案課程:無(wú)人機(jī)飛行原理任課教師:XXX授課題目旋翼無(wú)人機(jī)飛行原理教學(xué)形式雙師共課時(shí)授課班級(jí)授課日期教學(xué)目的了解旋翼產(chǎn)生拉力的原理。掌握自動(dòng)傾斜器的結(jié)構(gòu)。掌握直升機(jī)的飛行原理。理解直升機(jī)的反扭矩。重點(diǎn)1、直升機(jī)的結(jié)構(gòu)。2、直升機(jī)的飛行原理。難點(diǎn)1、直升機(jī)的自動(dòng)傾斜器的結(jié)構(gòu)及原理。2、直升機(jī)反扭矩的方式課堂結(jié)構(gòu)及時(shí)間分配復(fù)習(xí)引入………………..…（5分鐘）教學(xué)內(nèi)容旋翼產(chǎn)生拉力的原理………………..（10分鐘）旋翼的揮舞與擺陣運(yùn)動(dòng)……………...（25分鐘）直升機(jī)的飛行原理………………...（25分鐘）直升機(jī)的尾槳………………………（20分鐘）…課堂小結(jié)………………….…（5分鐘）課后體會(huì)i教學(xué)過(guò)程及教學(xué)內(nèi)容[復(fù)習(xí)引入]引入：螺旋槳產(chǎn)生升力的原理。[教學(xué)內(nèi)容]旋翼產(chǎn)生拉力的原理旋翼產(chǎn)生拉力的原理因旋翼的翼型（切面形狀）與固定翼無(wú)人機(jī)機(jī)翼的翼型相似故旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣流以一定的迎角流過(guò)槳葉，如同氣流以一定的迎角流過(guò)機(jī)翼一樣，其產(chǎn)生升力的原理相同。旋翼拉力的方向無(wú)人直升機(jī)靜止時(shí)，因揮舞鉸的存在且受自身重力作用會(huì)下垂.無(wú)人直升機(jī)槳葉旋轉(zhuǎn)時(shí)，各槳葉除自身重力外，還有空氣動(dòng)力（R）和慣性離心力（F離心）。其中空氣動(dòng)力中的拉力（T）會(huì)使槳葉向上揚(yáng)起，慣性離心力（F離心）力圖將槳葉拉平。由于拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力，當(dāng)這三個(gè)力對(duì)揮舞絞形成的力矩取得平衡時(shí)，槳葉會(huì)向上揚(yáng)起一定的角度。由于各槳葉在旋轉(zhuǎn)中都向上揚(yáng)起，所以旋翼旋轉(zhuǎn)時(shí)就形成了一個(gè)倒立的圓錐形狀，稱為旋翼錐體。運(yùn)動(dòng)中旋翼的受力分析旋翼形成倒立的錐體時(shí)，各槳葉的拉力都相應(yīng)地向內(nèi)側(cè)傾斜一個(gè)角度。各槳葉上的拉力T槳葉，可以分解成一個(gè)與槳尖旋轉(zhuǎn)平面垂直的分力和一個(gè)與槳尖旋轉(zhuǎn)平面平行的分力。由于旋翼各槳葉上產(chǎn)生的拉力基本相等，所以總拉力的作用線與錐體軸重合。當(dāng)旋翼錐體傾斜時(shí)，拉力也隨之傾斜。直升機(jī)向前飛行時(shí)，槳葉轉(zhuǎn)到不同方位時(shí)相對(duì)氣流速度是不同的，其拉力不相等。旋翼的揮舞與擺陣運(yùn)動(dòng)主旋翼為直升機(jī)飛行產(chǎn)生升力和操縱力的核心部件。旋翼系統(tǒng)：數(shù)片槳葉——與空氣相對(duì)作用，產(chǎn)生空氣動(dòng)力。一個(gè)槳轂——連接槳葉和旋翼軸，以轉(zhuǎn)動(dòng)旋翼。螺旋槳與旋翼：“旋翼”是“旋轉(zhuǎn)的”機(jī)翼，產(chǎn)生升力的原理和固定翼飛機(jī)的機(jī)翼一樣，只是整體非常細(xì)長(zhǎng)，沿半徑方向幾乎沒(méi)有發(fā)生迎角變化——也就是說(shuō)旋翼幾乎是不扭轉(zhuǎn)的，即使有也很小，不像螺旋槳那樣明顯。槳轂：連接槳葉、連接傳動(dòng)主軸，槳葉與槳轂之間螺絲需擰緊，但不宜過(guò)緊。自動(dòng)傾斜器：槳葉的揮舞運(yùn)動(dòng)——揮舞鉸（水平鉸）；槳葉的擺陣運(yùn)動(dòng)——擺振鉸（垂直鉸）；槳葉的變距運(yùn)動(dòng)——變距鉸（軸向鉸）直升機(jī)的飛行原理直升機(jī)一種旋翼飛行器，直升機(jī)飛行所需的升力是靠旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，同時(shí)，旋翼又是直升機(jī)的操縱面，直升機(jī)通過(guò)旋翼拉力的傾斜實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退和側(cè)飛。直升機(jī)垂直飛行：通過(guò)同時(shí)改變各片槳葉安裝角（槳距）的大小，改變旋翼升力的大小，從而實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的懸停、垂直上升和垂直下降?！咀兛偩唷恐鄙龣C(jī)水平飛行：前飛、側(cè)飛、后飛是通過(guò)調(diào)整旋翼槳盤(pán)向所需飛行方向傾斜，產(chǎn)生所需方向的水平分力，從而實(shí)現(xiàn)該方向的水平飛行。【周期變距】尾槳旋翼的反作用力矩?zé)o人直升機(jī)的旋翼克服空氣阻力旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第三定律，槳葉在撥動(dòng)空氣的同時(shí)，空氣也給各槳葉一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力，這個(gè)反作用力對(duì)旋翼轉(zhuǎn)軸所構(gòu)成的力矩就是旋翼的反作用力矩。旋翼的反作用力矩傳到固定翼直升機(jī)的機(jī)體上，就會(huì)使其向旋翼旋轉(zhuǎn)的反方向偏轉(zhuǎn)。即旋翼順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（俯視），其反作用力矩使機(jī)頭向左偏轉(zhuǎn)。尾槳的作用（1）尾槳產(chǎn)生的拉力(或推力)通過(guò)力臂形成偏轉(zhuǎn)力矩，用以平衡旋翼的反作用力矩(即反扭轉(zhuǎn))；（2）相當(dāng)于一個(gè)直升機(jī)的垂直安定面，改善直升機(jī)的方向穩(wěn)定性。而且，可以通過(guò)加大或減小尾槳的拉力(推力)來(lái)實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的航向操縱；（3）某些直升機(jī)的尾軸向上斜置一個(gè)角度，可以提供部分升力，也可以調(diào)整直升機(jī)重心范圍。3.按平衡扭矩的方法來(lái)確定布局形式如下：[課堂小結(jié)]旋翼無(wú)人機(jī)飛行原理首先要掌握旋翼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理，在此基礎(chǔ)上才能更好的理解無(wú)人直升機(jī)的飛行原理。[課后體會(huì)]本次課內(nèi)容