直升机空气动力学-叶素理论..ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 南京航空航天大学 Nanjing University of Aeronautics Astronautics 直升机技术研究所 Institute of Helicopter Technology 直升机空气动力学 Helicopter Aerodynamics 南京航空航天大学 Nanjing University of Aeronautics Astronautics 直升机技术研究所 Institute of Helicopter Technology 直升机空气动力学 Helicopter Aerodynamics 第二章 垂直飞行时的叶素理论 1、叶素理论的基本概念 2、桨叶翼型的空气动力特性 3、旋翼的空气动力特性 第一节 叶素理论的基本概念 桨叶由连续布置的无限多个桨叶微段（即叶素）组成 分析叶素的运动、受力情况，建立叶素的几何特性、运动特性和空气动力特性之间的关系 对叶素的空气动力沿桨叶和方位角积分，得到旋翼的拉力和功率公式。 1-1 叶素的气动环境 叶素坐标系oxyz oz 桨叶的变距轴线 ox 旋转前进方向 oy 在翼型平面内垂直于XOZ 叶素的相对气流速度 w 垂直上升相对速度 旋转相对速度 当地诱导速度 1-2 角度关系 安装角 翼弦与构造旋转平面的夹角（桨距角） 来流角 相对气流与构造旋转平面的夹角 迎角 相对气流与翼弦的夹角 讨论：不可只按桨距大小推测升力或功率大小， 须关注上升率及下降率对迎角的影响。 第二节、桨叶翼型的空气动力特性 2-1 旋翼桨叶的常用翼型 几何特征： 由上、下弧线坐标给定 相对厚度 最大厚度位置 弯度 前缘半径 后缘角 2-2 升力、阻力特性曲线 升力特性曲线（失速前） 气动迎角 升力线斜率 阻力特性曲线 主要取自实验数据 极曲线 -翼型升力系数与阻力系数的关系 图上的五个特征点： 型阻系数最小值 最有利状态点 最经济状态点 最大升力系数 零升阻力系数 2-3 对前缘的力矩特性曲线： 若升力合力作用点在 有 ， 对任一点 X 若使 则 翼弦上距前缘 的点称为翼型焦点，绕焦点的力矩不随升力变化，总等于零升力矩。 焦点位置是固定的，它不因迎角变化而移动。 常用翼型在低速下， 翼型气动合力的作用点称为压力中心 位置为 是随迎角变化的。 讨论：桨叶的变距轴线为何一般安置在焦点处 2-4 雷诺数的影响 翼型雷诺数 Re 体现气流粘性对空气动力的影响，雷诺数越大，粘性的影响越小。 Re 对升力线斜率影响不大，对最大升力系数影响显著， Re 越大 C ymax 越大。 雷诺数影响翼型摩擦阻力。一般是 型阻随雷诺数增大而减小。 2-5 马赫数的影响 马赫数 M= V/a ， 体现气流压缩性的影响。 M 越大，压缩性的影响越显著。 马赫数对升力特性的影响 M数越大， 翼型最大升力系数越小， 但升力曲线斜率稍增。 马赫数对阻力特性的影响 M 数接近 1 时，翼型前缘 产生激波，阻力突增，称 阻力发散。 阻力发散马赫数 因迎角增大而下降。