直升机空气动力学-第4章.ppt

直升机空气动力学基础—第四章前飞时旋翼桨叶的工作原理旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学基础第四章前飞时旋翼桨叶工作原理旋翼动力学国防科技重点实验室唐正飞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前飞特征：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=反流区 范围：＝?r+??Rsin?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