直升机设计答案

1. 直升机设计一般分为几个阶段？各阶段的主要工作内容是什么？直升机技术要求的主要内容是什么？评价直升机设计方案的有效性准则的一般要求是什么？

答：直升机设计主要分为以下几个阶段

技术要求的论证和确定（论证和确定对所研制新机的设计技术要求）；

概念设计（方案设计或总体设计）（选择直升机的布局，确定直升机及其个系统基本参数的最佳组合，保证最佳综合地满足设计要求或提出必须修改设计要求的依据）；

初步设计（技术设计或草图打样设计）（进一步确定直升机的几何参数、总量参数和能量参数，确定气动布局、总体布置、主要部件的结构型式、各主要系统的原理和组成，进行模型吹风试验以及详细的气动力、操纵特性、气动弹性和振动问题计算等）；

详细设计（工作设计或零件设计）（全面实现所确定的直升机的参数和性能，要提交对直升机各部件、各系统及全机进行生产、安装、装配工作所要的全部技术文件，绘制直升机原型机生产所要全部图纸（零件图、装配图、理论图），并相应进行全部必要的计算工作（气动、强度、振动和疲劳方面的计算等），进行试制和试验的准备工作）；

试制（指出原型机和有关试验件，以进行静动强度、系统模型、振动和飞行试验）；试验（对原型机进行实际的技术鉴定，包括地面试验和飞行试验两部分内容，试飞结束后提交试飞报告，编制心急的技术说明书、飞行手册和维护手册等）；

定型和适航性鉴定（根据试验结果，发现问题，按照有关方面的意见，对图纸和技术文件等作必要的修改。同时移交成套的生产图纸、技术文件及样机等，并提交使用维护方面的资料，经有关部门组成的定型委员会或民航适航部门审定批准后，交工厂进行成批生产）。

直升机技术要求是研制直升机的基本依据，主要内容有；

直升机的任务或用途

主要装载情况

主要飞行性能

其他如起落场地、自转着陆、运输条件、抗坠毁性和维护性等要求

典型使用曲线（任务剖面：表示直升机完成典型任务的飞行航线综合图）

评价直升机设计方案的有效性准则的一般要求是：

尽可能全面反映对直升机提出的各种要求；

可以进行定量分析；

简单明了，易于在研制阶段运用

2. 直升机在定常前飞状态时的需用功率有哪些？直升机的主要参数有哪些？详细阐述直升机主要参数与直升机各需用功率之间的关系。

答：直升机在定常前飞状态时的需用功率有：型阻功率、诱导功率和废阻功率；直升机的主要参数有：直升机的总重G、桨盘载荷p、功率载荷q、旋翼实度σ和桨尖速度Ω

R；

直升机主要参数与直升机各需用功率之间的关系：

随着直升机飞行速度的增加，诱导功率不断减小，废阻功率迅速增加；

桨盘载荷p影响单位诱导功率，而诱导功率仅在悬停及飞行速度不大时在总需用功率中占有较大的比重，因此桨盘载荷仅对悬停及飞行速度不大时的总需用功率有较大的影响；

全机单位废阻

~

C

x

仅对飞行速度较大时的总需用功率有较大的影响；

单位型阻功率主要决定于桨尖速度Ω

R及桨叶载荷

b

σ，它在整个飞行范围内都有一定的比重，因此其变化对总需用功率始终都有一定的影响，由于出现气流分离及局部激波所造成的型阻功率损失主要影响飞行时的型阻功率。

3. 直升机的主要飞行性能有哪些？如果要求直升机有较大的升限，主要参数该如何选择？如果要求直升机有较大的爬升率和续航时间，主要参数该如何选择？如果要求直升机有较大飞行速度和航程，可采用哪些措施？直升机最大前飞速度受哪些因素限制？

答：直升机的主要飞行性能有：悬停升限H H，垂直爬升速度V yV, 使用升限H s, 最大爬升速度V ymax，最小自转下滑速度V ymin,最大续航时间T max,最大航程L max,最大飞行速度V max.

要求直升机有较大的升限，可以采用功率较大的发动机；采用较小的桨盘载荷可以降低诱导功率，从而减少悬停需用功率；提高功率利用系数ζ，如果是活塞式发动机可以采用废气增压，以改善发动机的高度特性，从而提高直升机升限。要求直升机有较大的爬升率和续航时间，可通过采用较大的发动机的措施来提高直升机的最大爬升速度；提高燃油重量y G,可以提高T max。

要求直升机有较大的飞行速度和航程，主要是降低全机废阻功率和型阻功率，减小桨盘载荷和提高功率利用系数。

由于飞行速度的增加，单位废阻

x

C~大大增加，单位需用功率不断增加，需用功率限制了最大飞行速度，另外前行桨叶气流分离及局部激波和后行桨叶失速也是限制因素。

4. 直升机重量效率的定义？试述桨盘载荷对直升机重量的影响？桨盘载荷上下限受那些限制？桨尖速度对直升机重量有哪些影响？其上下限受哪些限制？答：G，即有效载荷和燃油之和与直升机总重的比值。

桨盘载荷的大小严重影响直升机有效载荷占总重的比例M G。

M G =G -f G =1-y f b md G G G G ----。

。。。。。。。。 桨盘载荷直接影响减速器及旋翼桨叶的相对重量md G 和b G ，桨盘载荷越大两者就越小。桨盘载荷越大，单位需用功率越大，应该选择更大的发动机，动力装置的相对重量e G 就越大。

桨盘载荷对相对燃油重量f G 也有影响，桨盘载荷加大时，f G 也略有增加。 对于单发直升机，桨盘载荷的上限往往受自转下滑速度V ymin 限制，对于双发和多发直升机，桨盘载荷的最大值受到悬停时旋翼洗流速度的限制。

桨盘载荷的下限由V max , H H 而定的re N ～P 曲线交点对应P min ,选择的桨盘载荷不应小于这个数值。

桨尖速度越大，主减速器的减速比减小，需用功率增大，传动系统重量下降，结构重量下降，总重下降。

桨尖速度上限受局部激波的限制，下限受主减速器重量和发动机停车时用于自转和瞬时增距的储备能量界限限制。过大或者过小的桨尖速度都会使单位型阻功率增加。

5. 直升机主要参数优化包括哪些内容？其分析模型主要有哪些？根据动力相似原则，如果所设计的直升机旋翼直径为原型机的N 倍，所设计的直升机的旋翼转速与原型机有何关系？其重量与原型机有何关系？画出动力相似三角形。

答：包括建立优化的数学模型，选取分析模型，设定目标函数，选择优化方法，参数敏感性分析等，分析模型有续航性能模型，最大爬升率模型，最大欠费速度模型等。

设计直升机的转速Ωm 与原型机的转速Ωp 关系为Ωm=Ωp/

设计直升

机的重量Wm 与原型机的重量Wp 关系为Wm=N^3*Wp

动力相似三角形如下图：

6. 简述单旋翼带尾桨布局直升机的主要结构特点和工作原理。单旋翼直升机的