直升机飞行力学复习题

Chapter One
某中心铰接式直升机，以巡航速度做水平直线飞行，已知此时直升机俯仰姿态角0
2ϑ=-, 纵
向周期变距为017B =, 旋翼纵向周期挥舞角013s a =-. 该直升机旋翼轴前倾角为00δ=, 试确定：:
直升机爬升角 θ=
机身迎角 α=
旋翼迎角 s α=
旋翼吹风挥舞 10a =
平飞爬升角0°
机身迎角-2°
桨盘平面迎角-2°
吹风挥舞4°
Chapter Two
1. 单旋翼/尾桨式直升机各个操纵杆、舵控制什么操纵面？用以改变哪些空气动力？
2. 杆力梯度为什么不能过大或过小？
3. 共轴式直升机、纵列式直升机、倾转旋翼飞行器都没有尾桨，悬停时如何改变方向？
1. 操纵——气动面——响应 P13表2-1
前推/后拉杆——纵向周期变距，桨盘前倾/后倒——前飞/后飞，俯仰
左推/右推杆——横向周期变距，桨盘侧倒——侧飞滚转
油门/总距杆——改变总距——改变垂向速度
脚蹬——改变尾桨总距——改变航向
2. 为什么杆力梯度不能太大也不能太小P16
太大时大操纵较吃力太小了不易感觉当前位移量。

杆力梯度适中有利于精确操纵。

3. 共轴、纵列、倾转旋翼机如何悬停转弯
共轴——上下旋翼总距差动
纵列——前后横向周期变距一个向左一个向右
倾转旋翼——一侧后倒一侧前倒
Chapter Three
1.黑鹰直升机的旋翼转向为顶视逆时转，问：
●悬停时遇到迎面突风，旋翼如何倾倒？驾驶员为保持悬停，应如何操纵予以修正？
●驾驶员的修正动作，使桨叶如何周期变距？
2.作定速、定高及左、右转弯时，纵向操纵有何不同？
3.无铰旋翼的桨叶有挥舞运动吗？
1.黑鹰直升机旋翼右旋悬停时遇到阵风旋翼如何挥舞此时如何操纵
前方来的阵风会导致旋翼后倒右倒。

应向前、向左推杆。

前推杆导致90°桨距变小，270°桨距变大，
左推杆导致180°桨距变小，0°桨距变大。

2.不改变高度和速度时左转弯和右转弯有区别没，以右旋直升机为例
左转时需要增加尾桨总距，为了平衡尾桨拉力的增加需要左推杆以增加侧向力，这却导致了旋翼拉力的降低，进而需要提总距，又导致向前拉力的增加因而需要后拉杆。

总之右旋直升机前飞左转弯的操纵为踩脚蹬—左压杆—提总距—后拉杆。

同理，右旋直升机右转弯的操纵为松脚蹬—减小左压杆—减总距—减小前推杆
3. 无铰式旋翼有挥舞吗
没有挥舞铰但是通过桨叶根部的柔性段或者桨榖柔性件的弹性变形实现挥舞运动。

Chapter Four
1.刚体有6个自由度，研究或计算直升机机身的运动，只用六个主控方程为什么不行？
2.指出线化小扰动方程中的哪些项反应了直升机纵横向运动的耦合？
1. P51或者见讲义PPT 第四章第二页
2. 直升机线化运动方程中哪些项体现了横纵向的耦合P53
操纵输入系数矩阵C中，FX对横向周期变距A1、FZ对纵向周期变距B1的导数均不为0即横向周期变距对后向力有影响而纵向周期变距对侧向力也有影响。

Chapter Five
1.平衡计算的任务是什么？
2.直升机飞行前要检查装载情况，保证重心位置在规定的范围内，为什么不许超出规定范
围？
3.有的直升机无尾斜梁，尾桨比旋翼低，有什么优缺点？
4.Bell-412直升机为水面迫降应急放出了左、右浮筒，试比较浮筒放出前后，直升机的操
纵量和姿态有何不同，假设左、右浮筒在直升机重心所在的横截面内。

5.直9直升机的涵道尾桨比旋翼低，正常悬停时的横向姿态向哪一侧倾斜？转入前飞后，
随着速度的增加，为什么会自行逐渐改平？（注：直9的旋翼转向为顶视顺钟向）直9为什么需要有大垂尾及两片平尾端板？
1.配平的任务是什么
根据平衡条件确定直升机稳定飞行所需的操纵量和直升机的姿态角。

2.为什么重心在特定的范围内P70
重心太前抑制直升机后飞及悬停低速性能，而太靠后则影响大速度前飞性能以及稳定性，因此重心需要限制在一定的范围内。

3.尾桨低于旋翼的好处及坏处P70
好处：尾梁扭转载荷不大，不需要加固垂尾以安装尾桨。

总之可以减小结构重量。

坏处：前飞时尾桨桨盘处于旋翼下洗流中，直升机需侧倾一个角度以平衡尾桨、旋翼高度差所引起的滚转力矩。

4.比较有无浮筒时驾驶员的操纵
增加浮筒，相当于在前飞时增加一个作用于重心以下的后向力，相比于无浮筒时驾驶员的操纵需要增加纵向周期变距、提高总距、减小横向周期变距、增加尾桨总距。

Chapter Six
1.平尾安装角一般为负，如果安装成正角度，前飞状态能否提供正的空速稳定性？能否提
供俯仰阻尼？
2.挥舞铰偏置量的大小对直升机的空速稳定性、迎角稳定性、横向稳定性（上反效应）、
航向稳定性各有什么影响？
3.纵向悬停振荡和横向悬停振荡周期是否相同？
4.共轴式直升机为什么多用双垂尾？
5.如果直升机存在螺旋不稳定性，应采取什么改进措施？
6.为什么直升机是前重心时纵向稳定性比后重心时好？P118
1.分析速度稳定性及俯仰阻尼，当平尾正装的时候，稳定前飞时，前方来流速度的增量将
导致平尾上产生一个额外的低头力矩，因而是速度不稳定的。

当直升机以俯仰角速度绕Z轴转动时，比如抬头，将使得平尾的迎角增加，产生额外的低头力矩，阻碍直升机抬头，因而是阻尼力矩。

2.分析挥舞铰偏置量对速度稳定性、迎角稳定性、上反效应及航向稳定性的影响。

当飞行速度增加时，来流左右不对称性增加导致桨尖平面后倒，所引起的桨榖力矩使得直升机抬头，因而挥舞铰偏置量对速度的变化是起静稳定作用的。

当机身迎角增加时，前行桨叶升力增加的多些，后行桨叶升力增加的少些，导致桨尖平面后倒，所附加的桨榖力矩也使得直升机抬头，因而挥舞铰偏置量是迎角静不稳定的。

当直升机向右倾斜时，拉力分量导致直升机向右移动，进而导致旋翼前后气流不对称引起桨尖平面左倒，所附加的桨榖力矩也使得机身左倾，因而是静稳定的。

3.纵向悬停振荡模态与横向悬停振荡模态的区别
纵向悬停振荡：该模态类似于单摆运动，表现为速度与俯仰角两个运动变量之间的耦合，但由于旋翼是迎角静不稳定的，该模态往往是振荡发散的。

横向悬停振荡：与纵向悬停振荡类似，但由于尾桨垂尾的存在，该模态除了滚转角与侧向速度两个变量的耦合，还附加了航向的摆动；如果尾桨垂尾提供的侧向阻尼足够大该模态将是振荡收敛的。

4.为什么共轴双旋翼需要两个垂尾
因为没有尾桨，共轴双旋翼需要更大面积的垂尾来提供航向稳定性、横向运动阻尼、航向运动阻尼。

从减轻结构重量的角度上讲，需要面积相同时，双垂尾比单垂尾更有利。

Chapter Seven
1.直升机操纵响应带宽的物理含义是什么？
2.下述两种情况下，直升机的垂直运动阻尼是否增大？垂直操纵灵敏度是否增大？达到稳
态升降的时间是否缩短？
●增大旋翼实度
●增大旋翼转速
3.直升机对总距操纵的响应是随时间单调变化的，P132（式7-7）而对驾驶杆或舵的响
应都是振荡的，式P134（7-14）试分析其原因？
1.带宽的物理含义
直升机对于低频操纵有较好的跟随性，操纵响应幅值与操纵量成正比，相位滞后也较小；
在进行高频操纵时，直升机跟随性变差，滞后变大且响应幅度减小。

因而直升机存在一个操纵频率的适应范围称为带宽。

2.分析下列因素对直升机垂直运动的阻尼、操纵灵敏度及时间常数的影响
●增加实度
●增加桨尖速度
仅仅考虑旋翼的作用
当旋翼实度增加时，运动阻尼增加，操纵灵敏度不变，时间常数减小。

当桨尖速度增加时，运动阻尼增加，操纵灵敏度增加，时间常数减小。

3.直升机对总距控制的响应是非振荡的，而对驾驶杆或舵的响应是振荡的，为什么
Chapter Eigh t
1.“认定的”飞行品质等级是什么人、根据什么而给出的？P154 “预估的”飞行品质等级是
什么人、根据什么而给出的？为什么需要两种评定方法相结合来确定直升机的飞行品质？P165
2.直升机的飞行品质分为哪几个等级？P144 “认定”的品质等级和“预估”的品质等级各
是如何得到的？。