直升机旋翼头的知识说明

遥控直升机是个很复杂的项目,制作飞行的技术经过不断的更新及维修,各个部位的性能都加强了不少,其中最复杂的结构莫过于旋翼头的设计,旋翼头也是性能的主要取决因素.

决定性能的旋翼头
决定遥控直升机机体特性的几个要素里项,旋翼头所占的比例相当高。要如何分辨机体特性呢?遥控直升机不像飞机一样,可以从外形上直接分辨出特级机、练习机、象真机,直升机可就不一样了,同样的旋翼头,经过不同的设定与调整,可以让性能有截然不同的表现,就算是相同的直升机,也可以安稳的适合初学者,也可以灵活的对应3D飞行,旋翼头的变化可说是相当大的。相信有许多直升机模友们从直升机的种类,即使不曾亲身试飞过,就可以大约知道飞行的特征,对直升机性能的推断依据多半也是来自于旋翼头的造型设计,但是相信也有更多的朋友们对旋翼头的性能会有著『为什么不一样』的想法?但是想要深入研究,却又被复杂的结构打败。这一次我们就来说明一下关於旋翼头的性能取决做一个研究。
决定性能的四大要素
1、三角补偿角
2、贝尔希拉比率
3、修正率
4、避震橡胶
这四个要素的搭配,可决定大多数直升机的性格。实际上有人测试过,将J牌的旋翼头装在H牌的直升机上面,整体飞行起来的感觉就会比较接近於J牌的感觉。
一、三角补正角
一般玩家可以比较简单变更的一项。请参考图一,以目前市面上多数韵.型态多半是主旋翼夹片球头臂在主旋翼後方(三角补正角为正角度),接著要注意的是夹片球头的部分(图二) ,当夹片球头臂太短的时候,三角补偿角便会增加,当主旋翼高转速运转时执行动作,整体旋翼面的倾斜会使的旋翼夹片会受到三角补偿角的影响增大螺距角度,使的直升机的反应迅速加快执行动作,虽然这样可以增加机体的灵活度,但是你也会同时发现直升机变的更加难以操纵,因为既使是简单的停悬动作,只要风轻轻的吹向旋翼面,直升机主旋翼会做出些微的摆荡运动,但是很容易因为三角补偿角的关系而自行产生螺距角度的变化,造成直升机会出现类似打舵的现象,因此会变的难以控制。
以主旋翼相同的旋转方向来说(顺时针) ,三角补正角的正数值(+)越大,机体越灵敏,但也越不安定。三角补正角负数值(-)越大则越安定,但反应也越迟钝。然而要获得一个折衷的办法,就是让三角补正角度为0度,三角补正角为0度的直升机最好掌握而且不失灵活度。而调整三角补正角的方式也很简单,只需要加长旋翼夹片上的球头长度就可以了,但是要注意旋翼夹片的强度喔!如果是塑胶品的话,建议用新品来改装,免得发生断裂的危险。
每一家厂牌的直升机旋翼头的支点不太一样,以遥控直升机为例,大约有五种型式的旋翼头,所以先确定好支点旋翼头的种类的位置,再来做相关的测量。这样才能够有效的发挥三角补正角的效果。

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图一:球头位置的不同有不同的影响

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图二:三角补正角的影像

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二、贝尔、希拉比率
首先先回顾一下『贝尔.希拉混控』的运作原理,这样会对下面的说明会有所帮助。
贝尔(Bell)方式:藉由平衡杆的与混控臂的搭配,使十字盘的倾斜够传达至主旋翼夹头,而平衡杆两方的重锤在旋转的情况之下会产生陀螺效应而经常保持静止状态,使的主旋翼回转面也能够维持安定的状态。
希拉(Hill)方式:在平衡杆上的平衡片会随者十字盘的倾斜而跟著倾斜,使的整个平衡片面也跟著倾斜,进而带动主旋翼回转面的倾斜,使的执行动作是变的更为灵活。
贝尔、希拉(Bell Hill)方式:结合以上两种方式,十字盘倾斜的力量先加入贝尔,接著平衡杆加入希拉的力量,结合稳定及灵活的两者特色,成为了遥控直升机的最佳搭配方式。
测量的方式很简单,只需要使用一般的螺距尺就可以了,先将螺距调整到0度并且保持平衡杆的水平,接著打升舵让平衡片倾斜10度,固定住升舵的量(可利用中立点调整或微调功能固定) ,接著慢慢旋转主旋翼面90度,这时候测量主旋翼的角度,如果倾斜是3度的话,那『贝尔希拉』比率就是0.30 ,这个数字越大,表示『贝尔效率』效率越强,这样的直升机对於操控者所发出的讯息反应时间会缩短,但是缺点是会对伺服机与连动零件造成较大的负担。
刚刚所说的是『贝尔效率』的提高有助於机体的灵活性。至於提高『希拉效率』对直升机的反应又是如何呢?答案是会使直升机更敏锐,『希拉效率』的调整主要在於平衡片上,平衡片角度越大,『希拉效率』越好但是舵会变的相当敏锐,当开启特技开关执行特技时,机体会变的相当敏感,如果是在3D飞行的时候,就可能必须先预测舵量的控制,否则很容易打过头,使的修正频频,看起来像暍醉酒一样,这时候需要练习的时间反而更长。所以基本上不建议各位为了要求机体的敏锐性而一味的增加平衡片角度,相对来说,提升『贝尔效率』有助於提升灵活性而不置於太敏感,整体展现出来的动作会是比较柔美顺畅的。

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图三:贝尔.希拉测量的方式

三、修正率
也叫做安定效率, 『修正率』的主要功能在於整体直升机安定感的重要要素。测量的方式先让平衡杆倾斜十度。接著检查主旋翼片的倾斜度(图四)。如果此时主旋翼倾斜的角度为8度时,那这一个旋翼头的『修正率』就是0.8(80%) 。 『修正率』数值的大小影响著横轴避震橡胶软硬度的选择,『修正率』高的旋翼头就尽量选用较硬的横轴避震橡胶, 『修正率』小的旋翼头就尽量选择较软的横轴避震橡胶。
一般来说,以F3C竞赛用直升机的『修正率』大约是在0.8~0.9左右,但是有些专门为3D飞行所设计的旋翼头的『修正率』却可以达到1.2左右,雷虎翼手龙60就是其中一项例子。如果『修正率』数值过高,会比较容易产生机体摇晃的情况对於静态演技则比较不容易掌握。『修正率』太低;则又容易失去稳定性,上空直线飞行容易抬头,所以这中间的设定要如何取 舍就看个人了!
四、横轴避震橡胶软硬度
厂商推出的不同硬度的横轴避震橡胶供玩家选择,相信很多人尝试过更换不同硬度的橡胶来改变飞行特性吧!较硬的横轴避震橡胶会使直升机的灵敏度更好(不是精确度喔!)但就像『修正率』一样,使用过硬的橡胶会造成机体的晃动。而软橡胶适合像F3C柔美的演技,可以提供柔顺的动作,但是用在3D飞行上就会有危险,过软的橡胶可能在剧烈动作时,主旋翼倾斜面积过大造成转速下降甚至砍中尾管的惨况发生,所以针对自己的飞行习惯来调整横轴避震橡胶的软硬度。
避震橡胶与修正率的关系密切,两者之间的平衡点必须经由多次测试去获得,而这也是开发人员伤脑筋的地方。重点补充上述针对旋翼头的四项重点似乎有点复杂,希望各位能够细细的去研究,调整出适合自己的飞行模式接着还有几项关於旋翼头的要点提供出来让大家做参考:
1、三角补正角在+的那一端(旋翼夹片球头在主旋翼後方)抗弯性比较低,也就是比较吃力,如果旋翼夹片的球头臂强度不足。反而会变的难以操控,严重一点的话。很容易在上空飞行时产生主旋翼变形的情况,也就是会听到"啪答啪答"桨变形的声音,尽量避免这种现象发生,或著更换强度更高的零件。
2、使用碳纤维主旋翼有著重量轻硬度够的优点,但是要注意『修正率』与『横轴避震橡胶』硬度如果没有同时提升的话,就无法完全将碳纤维主旋翼的效率提升。
相反的,使用较重的FRP桨的情况下, 『修正率』与『横轴避震橡胶』硬度就要减低,以免发生机体摇晃的情形发生。
3、对於『贝尔效率』较强的直升机,就要选择高扭力的螺距伺服机o
4、『贝尔、希拉此』在主旋翼转速不同的情况之下也会有不同的感觉。一般来说,回转速越高,『贝尔效率』也要加强,以确保直升机的灵敏性。
5、初学者通常使用木桨与低扭力伺服机,这样的搭配不容易对旋翼头的调整感到有所差异,这一点要特别注意。
6、即使所有的数据相同,也会因为各连杆之间的联动顺畅度而有所影响,组装时必须确定各连杆的顺畅度是否足够,以获得更精准的调整。
市面上所贩售的直升机,如果你仔细的观察便会发现,每一家的旋翼头设计虽然大同小异,但是在观察过程中可以发现许多不同的细节,这中间都有它设计巧妙的地方!
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