单选题
113.下列说法错误的是(没有提到的条件则视为相同):
A
旋翼直径越大则拉力越大
B
旋翼直径越大则悬停诱导速度越大
C
旋翼直径越大则奖盘载荷越小
答案解析
正确答案:B
解析:
这道题考查的是直升机或旋翼机空气动力学的基本原理,特别是旋翼直径与拉力、诱导速度及桨盘载荷之间的关系。我们需要逐一分析各个选项的物理逻辑,找出说法错误的一项。
**1. 分析选项 A:旋翼直径越大则拉力越大**
* **物理原理**:根据动量理论,旋翼产生的拉力 $T$ 与旋翼扫掠面积 $A$(即与直径 $D$ 的平方成正比)以及诱导速度有关。在相同的功率输入或相同的桨叶迎角/转速条件下,增大旋翼直径意味着增大了作用空气的面积。通常情况下,更大的旋翼能够推动更多的空气向下运动,从而在同等工况下产生更大的拉力,或者在产生相同拉力时效率更高。虽然严格来说拉力还取决于转速和桨距,但在一般性比较中,大直径旋翼具备产生更大拉力的潜力和能力(尤其是在低速或悬停状态下)。因此,该说法在常规语境下通常被认为是合理的趋势描述,或者说不是本题中最明显的错误。
**2. 分析选项 B:旋翼直径越大则悬停诱导速度越大**
* **物理原理**:这是本题的关键点。根据悬停状态下的动量理论,诱导速度 $v_i$ 的计算公式为:
$$ v_i = \sqrt{\frac{T}{2 \rho A}} $$
其中:
* $T$ 是拉力(通常近似等于飞行器重量 $W$);
* $\rho$ 是空气密度;
* $A$ 是旋翼桨盘面积,$A = \pi (\frac{D}{2})^2$,即 $A$ 与直径 $D$ 的平方成正比。
* **推导**:假设飞行器重量(即所需拉力 $T$)不变,当旋翼直径 $D$ **增大**时,桨盘面积 $A$ 会显著**增大**。由于 $A$ 在分母上,分母变大,整个分数值变小,因此诱导速度 $v_i$ 会**减小**。
* **结论**:旋翼直径越大,单位面积上的负荷越小,推动空气所需的诱导速度就越低。这也是为什么重型直升机往往拥有巨大旋翼的原因——为了降低诱导速度,提高悬停效率。因此,“旋翼直径越大则悬停诱导速度越大”这一说法是**错误**的。
**3. 分析选项 C:旋翼直径越大则桨盘载荷越小**
* **物理原理**:桨盘载荷(Disk Loading, $DL$)定义为单位桨盘面积所承受的拉力(或重量),公式为:
$$ DL = \frac{T}{A} $$
* **推导**:同样假设拉力 $T$(飞行器重量)不变,当旋翼直径 $D$ **增大**时,桨盘面积 $A$ **增大**。由于 $A$ 在分母上,分母变大,桨盘载荷 $DL$ 必然**减小**。
* **结论**:大直径旋翼意味着更低的桨盘载荷。该说法是**正确**的。
**总结:**
* 选项 A 描述了大直径旋翼的一般优势(能产生更大拉力或更高效),虽有一定前提条件,但并非明显违背物理定律的错误陈述。
* 选项 B 直接违背了动量理论公式,直径越大,诱导速度应越小,而非越大。
* 选项 C 符合桨盘载荷的定义,直径越大,面积越大,载荷越小,说法正确。
题目要求选出**说法错误**的一项,因此正确答案是 **B**。
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CAAC无人机理论题库2024.09(修订版)
