直升机空气动力学-前飞理论-2
22页1、,直升机空气动力学,第五章 前飞时的旋翼理论 在轴流状态旋翼理论的基础上, 计入桨叶的环境和运动,得到前飞状态的旋翼滑流理论、叶素理论和涡流理论。 这些理论是直升机科技的基础。,第一节 前飞滑流理论 1-1 基本假定 与垂直飞行(轴流)状态的假定相同。速度为二维。 滑流边界仍以旋翼直径为基准: 讨论 为何不以桨盘与来流的正交面积为基准?,1-2 诱导速度 速度轴系OXVYVZV和旋翼构造轴系OXDYDZD 在速度轴系内 上游00截面处: 桨盘11截面处: 下游22截面处:,根据动量定理和动能定理,得: 结论 在斜流状态,旋翼桨盘处的诱导速度在数值上等于下游很远处的诱导速度的一半,在方向上两者彼此平行。 这一结论与轴流状态的完全一致,1-3 旋翼的拉力和功率 定常前飞时推力 升力 需用功率 代入 得到与轴流状态形式相同的式子: 但须注意,1-4 桨盘处诱导速度随前飞速度减小 由 得到 当 后,,可用,前飞滑流理论小结 1,诱导速度及拉力的公式,形式上与轴流状态的相同 , 但速度的合成是按向量关系 即 2,前飞中,在保持旋翼拉力不变的条件下, 轴向诱导速度随前飞速度的增大而减小。 巡航飞行
2、时诱导功率仅为悬停时 的 20% 以下。 诱导速度与前飞速度的关系图,第二节 前飞叶素理论 2-1 桨叶剖面气流及迎角 气流速度,源自: 飞行相对流速 旋转相对速度 挥舞相对速度 旋翼诱导速度,- 9,迎角变化: 即使无周期变距,桨叶任一剖面的气 动环境总是在周期性变化。每旋转一周, 在速度迎角图上的轨迹成8字形。 桨盘平面上的剖面迎角分布很不 均匀,后行桨叶一侧迎角大,容易 发生气流分离。 桨叶挥舞是造成迎角变化大的主 要原因。迎角与速度相匹配,消除 了倾翻力矩。,2-2 旋翼空气动力 同轴流状态的处理方法一样, 把叶素的升力、阻力 转换 为旋翼的基元拉力和旋转阻力 旋翼空气动力在桨毂中心分解为: 拉力 T 沿旋翼轴,向上 后向力H 垂直于旋翼轴,顺风向后 侧向力 S 指向方位角90度方向 反扭矩 Mk 与旋转方向相反,依据桨叶挥舞角和所在的方位角, 旋翼各基元力由 构成 积分、无量纲化,如拉力系数,对于最简单的矩形桨叶、诱速均布且无周期变距的旋翼, 同样办法,可得 基元功率系数为 经简化,得 形式与轴流的相同,只是增加了拉进功率一项及速度修正。,第三节 挥舞运动系数 在挥舞运动方程
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