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2023电力行业多旋翼无人机竞赛
10,025
单选题

飞行中的直升机承受的力和力矩不包括( )。

A
自身重力
B
旋翼桨叶的铰链力矩
C
旋翼、尾桨的反扭矩和桨毂力矩

答案解析

正确答案:B

解析:

这道题考查的是直升机在飞行过程中整体受力与力矩的分析。我们需要区分“作用在直升机整体上的外力/外力矩”与“部件内部的局部力/力矩”。 **1. 分析选项 A:自身重力** * **分析**:重力是地球对直升机所有质量部分的吸引力,作用在直升机的重心上。它是直升机在飞行中必须承受的主要外力之一,直接影响直升机的垂直运动状态和配平。 * **结论**:属于直升机承受的力。 **2. 分析选项 C:旋翼、尾桨的反扭矩和桨毂力矩** * **分析**: * **反扭矩**:发动机驱动主旋翼旋转时,根据牛顿第三定律,空气会对旋翼产生一个反向的阻力矩,这个力矩通过传动系统传递给机身,使机身有向相反方向旋转的趋势。为了平衡这个力矩,直升机需要尾桨产生侧向推力或采用其他抗扭措施。因此,反扭矩是作用在直升机机身结构上的重要外力矩。 * **桨毂力矩**:旋翼旋转产生的升力和拉力通过桨毂传递给机身,同时伴随有力的传递。这些力和力矩直接作用于机身结构,影响直升机的姿态和结构强度。 * **结论**:属于直升机(机身)承受的力和力矩。 **3. 分析选项 B:旋翼桨叶的铰链力矩** * **分析**: * **定义**:铰链力矩(Hinge Moment)是指气流作用在操纵面(如副翼、方向舵)或旋翼桨叶上,相对于其转动轴(铰链线)产生的力矩。 * **作用对象**:对于直升机旋翼而言,铰链力矩主要作用在**桨叶本身**与其变距轴或挥舞轴之间。它是桨叶气动载荷的一部分,主要影响的是**操纵系统的负载**(即飞行员或伺服机构需要施加多大的力来改变桨叶的桨距或角度)。 * **整体性视角**:虽然铰链力矩存在于桨叶根部,但它属于旋翼系统内部的局部气动力矩,主要用于描述操纵面的气动特性及操纵杆力的大小。在分析**整个直升机机身**作为刚体所承受的外力和外力矩(用于飞行力学方程建模,如六自由度运动方程)时,我们关注的是旋翼传递给机身的总合力与总合力矩(如选项C所述),而不是单个桨叶内部的铰链力矩。铰链力矩被内部结构抵消或转化为操纵系统的内力,不直接作为外力矩作用于直升机整体的质心运动或绕质心的转动动力学方程中(它已被包含在最终的桨毂传递力矩中,但作为一个独立项,它通常不被列为机身承受的外部载荷)。 * **更准确的理解**:在飞行力学中,讨论“直升机承受的力和力矩”通常指影响直升机整体运动状态(平移和旋转)的外力和外力矩。铰链力矩是设计操纵系统时需要克服的局部力矩,而非直接驱动直升机整体运动的外部载荷项。 **总结:** * **重力**是外力。 * **反扭矩和桨毂力矩**是旋翼系统传递给机身、影响机身姿态和运动的外力矩。 * **铰链力矩**是作用在桨叶铰链处的局部气动力矩,主要涉及操纵系统的受力,不属于直接作用于直升机整体机身、用于描述整机飞行状态的外力/外力矩范畴。 因此,飞行中的直升机承受的力和力矩不包括旋翼桨叶的铰链力矩(从整机受力的角度)。 **正确答案:B**

相关知识点:

直升机受力不包括此力矩

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