【航空航天】直升机空气动力学-前飞理论（共21页）.pptVIP

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 第四章 前飞时旋翼桨叶的工作原理 旋翼和桨叶的相对气流 桨叶的挥舞运动 桨叶的摆振运动 桨叶的变距运动及旋翼操纵原理 旋翼处于斜流状态： 桨盘迎角 不等于 旋翼构造轴系OXsYsZs 在前行桨叶一侧： 右旋旋翼： 指向右方 左旋旋翼： 指向左方 第一节 旋翼和桨叶的相对气流 1-1 旋翼的相对气流 平行于构造平面的速度系数， 前进比： 垂直于构造平面的速度系数， 流入比： 讨论：各飞行状态下旋翼构造迎角、前进比和入流比 （悬停飞行、垂直飞行、平飞） 1-2 桨叶的相对气流 前飞时桨叶相对气流图 方位角、前行桨叶、后行桨叶 桨叶剖面的相对气流速度：来自 旋转、前进、诱速、桨叶挥舞 周向分量 ＝ ?r + ??Rsin? 径向分量 ＝ ??Rcos? 轴向分量 ＝ ?r + ??Rsin? 反流区 范围：0 r - ?Rsin? ，只在后行一侧，是直径为?R的圆。 第二节 桨叶的吹风挥舞运动 2-1 挥舞铰—容许桨叶上下挥舞 气流不对称 ? 桨叶升力不对称 ? 形成侧翻力矩及根部大弯矩 设置挥舞铰 ? 桨叶随升力增减而 上下挥舞?速度 使剖面迎角变化 ?桨叶升力趋于均衡?消除了侧翻力矩 挥舞铰处弯矩为0 。 挥舞引起桨叶剖面的迎角改变： 2-2 挥舞运动方程 计入挥舞惯性力，写出力矩平衡方程： 式中： 离心力力矩 挥舞惯性力矩 重力力矩 很小且是常数，不计；升力力矩暂不详列，得： 或 与质量-弹簧-阻尼系统方程相对比 可得出结论： 1,挥舞运动是典型的周期性振动 激振力矩是空气动力力矩，离心力矩 是恢复力矩，阻尼力矩含在气动力矩中。 方程的解可写为 高阶项量值很小，可只取到一阶为止。 挥舞固有频率正是旋翼的旋转角频率，因而一阶挥舞是 对于一阶空气动力谐波的共振（因阻尼很大，不发散）。 3 挥舞运动消除了旋翼倾翻力矩 将挥舞角表达式 代入挥舞运动方程， 得 对比 得 此式表明，桨叶的升力力矩不随方位角变化，旋转中保持常值。 挥舞运动自动消除了气流不对称引起的旋翼侧倾力矩。 讨论：气动力矩是常值，怎么会是激振力？ 2-3 挥舞运动的几何图象 挥舞角表达式中 锥度角 是常数项，与方位角无关， 表示各片桨叶向上抬起相同 的角度，形成倒锥轨迹，称为 旋翼锥体。 后倒角 和侧倾角 令： 表示桨叶在不同方位角处的挥舞角变化， 也代表旋锥体倾斜量： 各桨叶在方位 处都抬高 度，在 处都下垂 度，表明旋翼锥体向后倾倒了 角。 称为旋翼后倒角。 同理，桨叶在方位 处 下垂了 ，在 处上台 了 ， 称为侧倾角。 2-4 挥舞系数的物理意义 锥度角 取决于桨叶升力、重力和离心力各力矩中的常量部分的平衡。 轴流状态如悬停时无斜吹风， 后倒角 旋转平面内周向气流