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直升机水平飞行时,主旋翼的螺旋桨会形成有一定锥度、底面朝上的大锥体(称为旋翼椎体) 。螺旋桨的拉力垂直于旋翼椎体的底面并与重力在一条直线上 。当向上的拉力大于直升机自重,直升机就上升,小于直升机自重,直升机就下降,刚好相等,直升机就悬停 。
直升飞机在起飞时,主旋翼的螺旋桨越转越快,产生的升力就越来越大 。飞行中,飞行员可以通过改变主旋翼螺旋桨旋转的速度来调节高度 。
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直升机有一个飞行优势:它可以在不改变飞机飞行方向的情况下,随时发生平移 。这种移动是通过改变主旋翼螺旋桨的旋转倾角来实现的 。此时,主旋翼螺旋桨所产生的力可分解为垂直和水平两个方向的分力,垂直方向的分力用于保持飞行高度,水平方向上的分力可使机身产生平移 。
直升机尾翼的作用 。牛顿第三定律告诉我们:“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” 。如果直升机只装有主旋翼,机身和主旋翼螺旋桨的作用力和反作用力,会使机身发生“不由自主”地转动,直升飞机就不能保持稳定 。
要保持机身的稳定,须增加一个额外的力来抵消这种旋转,这就是直升机尾部安装的尾翼作用 。当直升机处于直线飞行时,尾翼的推力与主旋翼螺旋桨的反作用力就构成一对平衡力 。
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为了控制反作用力,直升飞机是按照对称的方式排列尾翼的 。如左右对称,前后对称给直升机装上两个大小相等,旋转方向相反的旋翼来抵消反作用力,其中,最简单方法就是在飞机的尾部装一个垂直旋转的尾翼,通过“拉推”的方法抵消反作用力 。通过控制尾翼“拉推”力的大小,可以达到使直升机转弯,实现直升机的转向 。
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所以,尾翼的作用就是保持直升机航向稳定,同时,还可以控制飞机的左转和右转 。为了不让尾翼碰到主旋翼,飞机的机身要加长,因此,直升飞机就有了蜻蜓式长尾巴 。
总之,直升机是靠主旋翼螺旋桨旋转动产生升力,靠尾部的尾翼来平衡反作用力和控制飞机的转弯 。
日常生活中,直升飞机升力产生原理也有应用 。就是装在室内顶部的吊扇 。吊扇有三个螺旋桨(三个,起平衡作用)式的风扇叶,其弯曲面向上,空气流速快,压强小,凹面向下,空气流速慢,压强小,所以,产生的升力方向上,吊扇在转动时对固定点产生的拉力小于风扇的重力 。由于力的作用是相互的,风扇对空气产生的推力推动空气向下流动 。
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