南京航空航天大学直升机空气动力学基础经典课件——前飞理论共23页文档

Institute of Helicopter Technology
1-4 桨盘处诱导速度随前飞速度减小
V0cos(D)
v1 v 10
(1)(0)v1V0sin(D)v1
V 1V 022V 0v1sin(D )v1 2
由
C T 4 V 1 v 1 4 v 1V 0 2 2 V 0 v 1 s in (D ) v 1 2
讨论 为何不以桨盘与来流的正交面积为基准？
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1-2 诱导速度
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第一节
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前飞滑流理论
1-1 基本假定 与垂直飞行（轴流）状态的假定相同。速度为二维。 滑流边界仍以旋翼直径为基准：
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v1 // v2
v2 2v1
V1 //V2
结论 在斜流状态，旋翼桨盘处的诱导速度在数值上等于下游 很远处的诱导速度的一半，在方向上两者彼此平行。 这一结论与轴流状态的完全一致
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CT 4v120 得到
D
(v v 1 1)0 2(v V 1 0)0 2 2 (v v 1 1)0 3 (v V 1 0)0 si n D )( (v v 1 1)0 4 1 0
V0 v10
(v v 1 1)0 2(v V 1 0)0 2 2 (v v 1 1)0 3 (v V 1 0)0 si n D )( (v v 1 1)0 4 1 0
Wx rcossin Wz coscos(v10)sin Wy (v10)cosV cossin
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-9
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速度轴系OXVYVZV和旋翼构造轴系OXDYDZD 在速度轴系内
上游0－0截面处：
V x0 V 0 V y0 0
v x0 0 v y0 0
桨盘1－1截面处：
V x1
vx1 Vx1 V0
V y1
v y1 V y1 0
下游2－2截面处： V x 2
V y2
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1-3 旋翼的拉力和功率
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定常前飞时推力 Xm&vx2 升力 Ym&vy2
需用功率 PPx Py X(V0 vx1)Yvy1
1，诱导速度及拉力的公式，形式上与轴流状态的相
同 ，v2 2v1
v1 // v2
CT 4V1v1
但速度的合成是按向量关系 V r1V r0vr1
即 V 1V 0 22 V 0v1sin (D )v1 2
2，前飞中，在保持旋翼拉力不变的条件下，
轴向诱导速度随前飞速度的增大而减小。
巡航飞行时诱导功率仅为悬停时
可用 (
v1 v10
当
)( V0 v10
V0 / v10 5
)1 0
后，
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前飞滑流理论小结
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的 20% 以下。
诱导速度与前飞速度的关系图 Helicopter Aerodynamics
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第二节 前飞叶素理论
2-1 桨叶剖面气流及迎角 气流速度，源自: 飞行相对流速 和 0 旋转相对速度 r 挥舞相对速度V = r& 旋翼诱导速度 v1(r, )
vx2 Vx2 V0 vy2 Vy2 0
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根据动量定理和动能定理，得：
1 v x1 2 v x2
1 v y1 2 v y2
v x1 v x2 v y1 v y2
迎角变化：* *
*
arctan Wy Wx
Wy Wx
即使无周期变距，桨叶任一剖面的气
动环境总是在周期性变化。每旋转一周，
在速度—迎角图上的轨迹成8字形。
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代入 TYcos(D)Xsin(D) v1vy1cos(D)vx1sin(D)
得到与轴流状态形式相同的式子：
CT 4V1v1
m KC Tv1C T(0)
但须注意
V r1V r0vr1
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第五章 前飞时的旋翼理论
在轴流状态旋翼理论的基础上， 计入桨叶的环境和运动，得到前飞状态的 旋翼滑流理论、叶素理论和涡流理论。 这些理论是直升机科技的基础。