文档介绍：直升机空气动力学基础
--第二章垂直飞行时的叶素理论
直升机空气动力学
第二章垂直飞行的叶素理论
旋翼动力学国防科技重点实验室唐正飞
旋翼动力学国防科技重点实验室
直升机空气动力学基础
--第二章垂直飞行时的叶素理论
叶素理论的基本概念
桨叶翼型的空气动力特性
旋翼的空气动力特性
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直升机空气动力学基础
--第二章垂直飞行时的叶素理论
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。
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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 V0
旋转相对速度 Wr
W=( W r )22 + ( V + v )
当地诱导速度 v1 01
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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 b * 相对气流与构造旋转平面的夹角
迎角 a * 相对气流与翼弦的夹角
V++ v V v
b =arctan 0 1 0 1
* WWrr
a**=- j b
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。
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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
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2-2 升力、阻力特性曲线
升力特性曲线(失速前)
a * 气动迎角 C
Cay = ? a y
a¥ 升力线斜率
a
弧度
aC¥ = y ( 1/ 度) ( 1/ )
阻力特性曲线
主要取自实验数据
a *
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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 Cx min
最有利状态点(Cy /Cx )max
3/ 2
最经济状态点(Cy / Cx )max
最大升力系数 Cy max
零升阻力系数 Cx0
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2-3 对前缘的力矩特性曲线:
¶Cm Cy
Cm= C m0 + C y
¶Cy - Cm
若升力合力作用点在 X p
x= x/ b
有 Cm= - x p C y , pp
对任一点 X Cmx= - C y() x p - x = C m + x C y
xFF
¶ Cm
=Cm0 + ? C y x C y
X p
若使¶ Cy
¶Cm
xx=() - = F mF== m0 常数
¶Cy
翼弦上距前缘 xF 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。
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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,
Cm0 ?
xF »
翼型气动合力的作用点称为压力中心
位置为
x p
CCmm- 0
xxpF= - = + 是随迎角变化的。
CCyy
讨论:桨叶的变距轴线为何一般安置在焦点处
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