物理力学教案垂直飞行介绍.ppt

第一章垂直飞行概述1.1 介绍•人类历史上第一次成功飞行 •WRIGHT BROTHER 1903 •VERTICAL FLIGHT BEGAN WITH THE “CHINESE TOPS”1.2垂直起降和短距离滑跑起飞飞行 器（V/STOL）•V/STOL IS A COMBINATION OF VTOL AND STOL (VERTICAL TAKE- OFF AND LANDING AND SHORT TAKE-OFF AND LANDIND) •燃气涡轮发动机的相对重量较小，它的应 用使得该种飞行器得到了迅速的发展，其 推力重量比也超过了1 垂直起降和短距离滑跑起飞飞行器 的种类 1.自转旋翼机（AUTOGYRO） 这是世界上最早的可飞行的旋转机翼飞行器（ Ciera C4—1923年），机上装有常规的发动机和 螺旋桨用于产生前进力以及一个无动力可以自 由转动的机翼它不是一种直接垂直起降的飞 行器，它需要一定的前飞速度来产生升力前 飞时桨盘向后倾斜，升力方向向上这种飞行 器的最初设计构想是为了在低前飞速度时提供 较好的安全性2.直升机（HELICOPTER） •自1937年第一次试飞成功以来，直升飞机成为 应用最广泛的垂直起降和短距离滑跑起飞的飞 行器，它是第一种可以垂直起降的飞行器，同 时也是最有效的可悬停的飞机。

升力、前进力 、操纵完全由旋翼系统来实现，属于低速飞行 器 3.复合飞机（COMPOUND AIRCRAFT） •复合飞机是直升机和固定翼飞机的综合体，在 前飞状态时，升力由机翼产生，旋翼卸载，因 而可以产生较大的前飞速度，通常还可以通过 使用螺旋桨或发动机喷气产生更大的前动力4.倾斜翼飞机（TILT WING） •倾斜翼飞机是将螺旋桨/旋翼整体旋转， 旋转角度可以达到90度而机身仍保持水平 ，使处于螺旋桨/旋翼气流尾部的机翼不 会发生失速1.3直升机的种类1.双桨纵列式直升机 •这种直升机具有两个主 旋翼轴，分别安装在机 身的前端和后端，两个 旋翼轴的叶片转动方向 相反，其反扭矩互相抵 消 •TANDEM OVERLAPPING •CH47 Chinook (Civil designation B2334).直升机的种类2.双桨横列式直升机 •同样有两个主旋翼轴 ，安装在机身两侧， 两旋翼转动不一定互 相啮合，且带一定角 度 •SIDE BY SIDE INTERMESHING • V22 直升机的种类3.共轴反桨式直升机 •两个主旋翼上下安装在 同一个主轴上，由一台 或两台发动机驱动。

•两个主旋翼转动方向相 反，可以互相抵消反扭 矩，使机身不随旋翼转 动. •ALSO CALLED---- CONTRA-ROTATING • Kaman K-Max.直升机的种类4.单旋翼直升机 •最多见的直升机是只 有一个主旋翼轴系统 ，另外在机身后部与 主旋翼不同平面内安 装一尾桨系统用于平 衡因主旋翼转动引起 的反扭矩，同时尾桨 还可以用于实现直升 机的方向操纵直升机的种类5.Notar •Designed to overcome the operating problems associated with tail rotors, the Notar (NO Tail Rotor) helicopter uses the classical design layout, but has a ducted air supply and vertical stabilisers to counteract torque reaction and provide directional control. •A typical example is the MD 600N Explorer.思考题•各种类型的直升机各有什么优缺点?1.4直升机与固定翼飞机的比较•直升机与固定翼飞机相比有着许多根本性 的不同点，其中主要的不同之处是四个基 本力中的升力、推力和阻力的产生方法不 一样。

•什么是4个基本力? 升力、重力、推力和阻力固定翼飞机•固定翼飞机的机翼与机 身安装在一起，因此要 想使飞机起飞必须使整 个飞机运动产生足够的 速度升力由运动的翼 型产生，要改变升力的 大小，则必须改变翼型 与相对气流之间的攻角 ，在固定翼飞机上，要 想实现改变攻角必须通 过改变机身沿横轴的俯 仰角的大小直升机•直升机升力的大小可 通过改变桨叶的迎角 来实现，不必改变机 身的姿态 1.5主要技术术语1.桨盘面积（DISC AREA）： • 桨叶转动时叶尖形成的圆周面积 2.叶尖旋转平面（TIP PATH PLANE）： • 所有桨叶转动时叶尖形成的平面 3.桨盘负载（DISC LOADING）： •直升机起飞重量与桨盘面积的比值 4.叶片负载（BLADE LOADING）： •直升机起飞重量与所有叶片面积和的比值 5.桨盘固态性（DISC SOLIDITY）： •所有桨叶的面积和与桨盘面积的比值，也称旋 翼实度6.挥舞（FLAPPING）： 在升力的作用下桨叶绕水平关节的垂直运动 7.阻尼：（DRAGGING）： 在阻力作用下桨叶绕垂直关节的水平运动。

也称摆振 8.垂直飞行（VERTICAL FLIGHT）： 直升机在垂直方向的上升和下降，由总距杆操纵 9.转换飞行（TRANSLATIONAL FLIGHT）： 除垂直方向以外任何方向的飞行，由周期变距杆操纵 10.变距（FEATHERING）： 改变桨叶角以改变桨叶攻角 11.升力不对称性（DISSYMMETRY OF LIFT）： 在某些飞行姿态下桨叶产生的升力不对称 12.相位滞后（PHASE LAG）： 是指当有一个外力（改变桨叶角）作用到桨叶上时，桨叶的挥 舞效应将沿着转动方向滞后90º才出现这种现象也叫陀螺 进动性13.桨叶前缘： 是指整个翼型中最先与气流相接触的部分 14.桨叶后缘：（TRAILING EDGE） 是指翼型中逐渐收敛的锥形部分能使气流流过翼型表 面产生流线型效应的点 15.翼型的弦线： 是一条假想的从翼型的前缘点到后缘点的连线，它用 作测量翼型角度的基准线 16.攻角：（ANGLE OF ATTACK） 也叫迎角（ANGLE OF INCIDENCE），是指翼型的弦 与相对气流之间的夹角。

17.桨叶角：（PITCH） 是指桨叶翼型的弦与桨毂旋转平面之间的夹角，也称 作变距角或安装角Coning Angle•The angular difference between the feathering axis of the rotor blade and the plane of rotation. It may also be defined as the angular difference between the feathering axis of the rotor blade and the tip path plane. •Factors affecting coning angle.影响锥体角的因素•升力 •直升机重量 •离心力AXISTotal Rotor Thrust (TRT)•As the rotor turns each blade will be producing lift individually. Provided each blade produces equal lift, the Total Rotor Thrust will act through the hub at right angles to the plane of rotation. This force can be depicted diagrammatically as a single force acting through the centre of the disc and perpendicular to the ‘Tip Path Plane’ (Is also referred to as Rotor Useful Force – RUF).复习题1.相位滞后是指： •桨叶在转动中形成的前置和后摆 •当有一个外力作用到主桨上时，其作用效果在沿转动方向转动90° 后才能体现。

•液压伺服内导向活门的机械运动与功率活塞运动之间的时间差 •当有一个外力作用到主桨上时，其作用效果在沿转动方向之前90° 才能体现2.桨叶的攻角是……的夹角： – 弦线和水平中心线之间 – 弦线和相对气流之间 – 水平中心线和相对气流之间 – 弦线和垂线之间•当……时直升机处于悬停状态– 旋翼有效力等于飞机重力 – 旋翼有效力大于飞机重力 – 旋翼有效力小于飞机重力 – 桨叶上方的空气密度大于桨叶下方的空气密 度。