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直升机是靠螺旋桨带动几十吨的机身飞行,为什么把桨叶架起来却经不住机身的重量?
还是讲的通俗易懂一点吧,其实我以前也有这个疑惑,后来查阅各种资料,终于找到答案。
如果在静止状态,通过螺旋桨把直升飞机架起来,螺旋桨的叶片肯定会弯掉或者折断。原因是受力点集中在螺旋桨的某一点。如果有条件,你可以拿个直升飞机模型实验一下。我刚好有一台[呲牙],可以看下,叶片很柔软,这样拿着,很容易被折断。
也可以捉一只带翅膀的昆虫,比如蜻蜓,蚊子 ,苍蝇等,他们的翅膀那么柔软,也架不起它们的身体。
直升飞机在起飞时,主螺旋桨高速旋转,这个时候,在离心力的作用下,螺旋桨会对转轴产生一个向外的拉力,力得作用点就在桨叶和转轴的连接处。这个地方做的很坚固,肯定不容易拉断。
看了这么多答案,还是忍不住出来说两句!不妥当的答案太多了!不一一反驳!只回答题主的问题本意! 飞机飞行时各片主桨叶能架着十几吨飞机飞行以及各种动作,而把桨叶架起来却经不住飞机的重量。其实大家都回答偏题了,不是架不起来,而是架的方法不对。1.直升飞机静态时,柔性的主桨叶下垂一定的角度,桨
毂处有绞接,弹性轴承,下垂限位器。2.起动后转速100%时,桨叶在离心力作用下,整个桨叶平直了,整个桨叶运动圆盘是一个平面,此时桨叶的升力为0。3.飞行员提总距,每片桨叶迎角增加,流过桨叶上下表面气流速度差形成上下压力差,以及迎角增大后的压缩空气所形成的向上的反作用力。共同使整个桨叶向上反转,此时的视觉效果是整个桨盘形成一个桨叶尖向上的圆锥体,可以将桨叶想像成一截一截的向上拉升的个体。4.以上的力量传到桨叶根部,再经弹性轴承,桨毂等传到主轴。然后再通过上下倾斜盘操作达到左右转,俯仰等动作,扯远了。5.以上说了半天是简单解释一下原理,回答提问是可以的,只是不是大家想像中的光桨叶尖部拉起飞机,而是应该像飞行一样,每个桨叶划分成一截一截的拉升且用力相对均匀,那么架起来飞机毫无问题,而且设计强度还有不少的余量!6.以上内容懂的即懂,不懂的也不想多作解释!😃😃😃
不知道楼主架指的是什么架法?是在螺旋桨的尖端架呢,还是在螺旋桨靠近轴的一端架呢?如果楼主指的是在尖端架那不好意识这个世界上没一个直升机能架的起,如果楼主指的是在靠近轴的一端架,那这个世界上只要是个能飞的直升机都能架的起。
这个原理很简单就是杠杆原理,我们把固定在轴上的一端视为支点,把架的一端视为发力点,螺旋桨的尖端因为离支点远所以受的每一份力都会在支点段无限放大。打个最简单的比方,楼主拿个筷子看看是不是两支手相距越远越容易将筷子折断,如果将两支手并在一起折筷子那肯定是很不容易折断的(反正我家的筷子我这样弄没折断过)。所以这个道理用在直升机上也一样,你将直升机螺旋桨与轴的链接处看做你的一直握筷子的手,将螺旋桨看做筷子,将你需要支撑的地方看做你握筷子的另外一只手这个原理就互通了。
解释清楚了基本原理我们再来说为啥直升机飞起来螺旋桨不会断,因为直升机螺旋桨是一整个升里体,只要旋转起来它的每一个部分都能产生一个向上的力,所以当直升机运转时它螺旋桨上向上的力分散在螺旋桨的每一个地方而不仅仅在螺旋桨的尖端,这就好比你需要折断的筷子上的每一个地方都握了一个像上拉的手,而这些手组成的合力才是之前你一只手发出的力,所以即使有力作用在螺旋桨的尖端,也会因为力较小处于螺旋桨的承受范围之内而不会折断螺旋桨。
听下面很多人说离心力可以平衡掉折断螺旋桨的升力但事实上这是不可能的,大家可以自己画画受力分析图,首先螺旋桨产生的离心力是水平方向的,而升力是垂直方向的,两个力的合力只改变了力的方向并没有改变大小。而这个斜向的力反过来同样也可以分解成原本那个向上的升力和向水平方向的离心力,这也就是说作用在螺旋桨上向上的力并没有变小如果螺旋桨承受不了这个力该断还是得断,相反由于离心力的作用螺旋桨还得再承受一个水平方向的拉力,这不仅不会帮助螺旋桨承受升力相反还加剧了螺旋桨的受力情况让螺旋桨更容易损毁(当然这一切的前提是他们***设中的那个本身支持不了飞机的重量,只有转起来才能支持的螺旋桨)。我们打个简单的比方,好比你用一根线吊着一个重物而且这根线本身承受不了这个重物的重量,那么你觉得把他们转起来这根线是会向你们说的那样不会断还是断的更快?
在所有飞机中,据说最难搞的是直升飞机。你看我们国家搞的20系列的飞机中,从开始研制到研制成功,花的时间最长的就是直20。
直升飞机最难搞的就是旋翼系统,因为它的力学特性非常复杂,特别是气动力学。飞行时,直升飞机的旋翼一直在不停地旋转,旋翼尾端的点速度最大,沿着轴向往里,点速度越来越小,相应地各点产生的升力都是不同的。直升飞机前进时,***如旋翼是顺时针旋转,那转到左边的旋翼就是迎风而动,而转到右边的时候,却变成了顺风而动,结果左边升力大,右边升力小,飞机就会向右侧翻。反之,旋翼逆时针转动时,情形正好相反,但结果是向左侧翻。这样的飞机只能悬停,不敢前飞,要之何用?设计师们用挥舞铰来解决。就是说每个叶片的根部和旋翼转轴是用铰关节来连接,这样可以使旋翼上下自由挥动。当旋翼转到迎风侧升力大于对称的顺风侧时,迎风侧旋翼上挥,卸掉部分升力,保持两侧升力平衡。这样直升飞机才能稳定地快速前飞。
旋翼一般是装在飞机顶上的,飞机前进时,旋翼的拉力点就和飞机的重心有一个距离,使直升机产生了一个低头力矩,这个也要解决。
直升飞机在做前进,后退,侧飞,悬停等动作时,都很复杂。但有一样绝对离不开——旋翼旋转。相对固定翼飞机来说,直升机的旋翼看起来一般很清瘦,在地面停着不转的时候,翼片甚至会耷拉下来,显得软软的。可是旋转起来,竟然把这么重的直升飞机抬升起来,很神奇的样子。原理其实很简单,就是利用旋翼旋转时产生的离心力,把旋翼拉直,就好像两个人用绳子来抬一桶水,用力往两边拉,桶就升起来了。
直升飞机的翼片一边旋转一边产生升力,会把翼片往上抬,如果翼片和转轴是刚性连接的,当然就可以像用扁担抬水一样,把飞机抬起来。可是有必须要有的挥舞铰啊!翼片受了升力就会往上举,会把这个升力给卸掉。所以说到底,是离心力拉直了旋翼,旋翼产生的升力才能把飞机拉起来。因此,设计直升机的旋翼时,没有必要把旋翼设计的很能扛,而是有必要设计得很抗拉。当然扛多少拉多少,这个必须找到一个平衡点,这又是一个难处。
直升飞机的旋翼一般都是细长的样子,为什么不加宽翼片,产生更大的升力呢?直升机的飞行,一直都是在找着各种平衡点。和同展长的窄长翼片相比,当翼片加宽,升力大增,直升飞机维持升重力平衡时就可以降低转速,同样上升或前飞时也可相应地降低转速。前景好像很不错,只要加大转速,岂不是可以飞得更快更高更重?但结局很残酷——行不通!原因有二:
一,由于挥舞铰的存在,升力必须要有离心力去平衡,转速低,离心力小,升力大,结果是旋翼上翘,转动起来就象一个人斜举着双臂转身,形成的是一个开口向上的圆锥形。翼片上举角度太大肯定是不好的。这样只能加大翼的配重,得不偿失。
二,直升飞机的升力,最终依靠的是发功机,旋翼系统的变化必然要跟发动机功率因数有密切的联系。翼片加宽了,要保持低转速,就要下偏翼片,升力加大,阻力就大,消耗功率也大。所以通过加宽翼片来省油不现实。就是会牵一发动全身,必须要全盘考虑取舍才行。
综合来说,研究直升机,有太多的平衡点要平衡,是非常考人的。
我是小地,我来回答!确实,直升机是靠螺旋桨能够“提起”机身,但在地上却撑不起它!直升机是不需要经过跑道滑行而直接垂直起飞及降落的航天器,它之所以能够实现垂直起飞及降落,这是与它的设计结构密切相关的。
我们都知道,飞机之所以能够飞行,并非像地面上飞驰的小汽车那样是靠实打实的生拉硬拽而实现的,它涉及到机械构造、空气动力学以及飞行力学以等很多方面的知识,说白了直升机就是靠“借力”飞行的。话不多说,先上一张图,看看直升机的主要结构图解。
从上图可以看到,在直升机的上方有个巨大的螺旋桨(准确的叫法是“旋翼”),而直升机就是靠发动机驱动旋翼提供升力把直升机“托起”在空中的。在直升机的尾部则也有一个小的螺旋桨,它是用来平衡反扭矩和对直升机进行航向操纵的部件。
通过牛顿第三定律我们知道“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,且作用在同一条直线上”,因此,如果直升机上只有一个旋翼没有其他措施的话,当直升机在启动被“托起”的一瞬间便处于摇摆状态,对飞行极为不利,而旋转着的尾桨相当于一个垂直安定面,能对直升机航向起到稳定作用。
直升机的桨叶是由复合材料制作而成,它需要具有很好的韧性和抗疲劳性,因为旋翼不仅要提供向上的升力,还要在飞机姿态改变时承受各个方向的扭力,如果单纯用一般的金属材料,很有可能被扭弯或者折断,导致直升机无法起飞或有坠机的危险。
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