直升机前飞性能计算

第九章 直升机的前飞性能
南京航空航天大学
Nanjing University of Aeronautics & Astronautics
直升机技术研究所
Institute of Helicopter Technology
3、桨毂的阻力 桨毂的阻力占全机废阻的 四分之一，可根据右图确 定。尾桨毂的阻力约为旋 翼桨毂的四分之一左右。
首先使废阻功率对前飞性能有重要影响；
飞行速度不仅受可用功率影响，还受结构强 度、 桨叶上发生气流分离和空气压缩性的 影响。
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4、其他废阻力 机体上的突出物，如天线、航标灯等；流经各个散热器、 减速器、发动机的冷却用空气流的动量损失等。
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第五节 功率限制的平飞极限速度
平飞极限速度：发动机可用功率与平飞需用功率曲线的 交点。如图示。
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第四节 需用功率
一、表达式
CTV0 sin( s ) CHV0 cos( s ) CQV0 CGV0 sin 或 CT (0 ) CH CQV0 CGVy
式中：
1 Q ( Cx S ) V02 2
或
CQ ( Cx S )V02
把力的平衡方程写成系数形式：
CT sin( s ) CH cos( s ) CQ CG sin CT cos( s ) CH sin( s ) CG cos
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直升机空气动力学
第九章
直升机的前飞性能
航空宇航学院
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平飞需用功率表达式：
mK mKx mKi mKf
mKi CT vdx J 0 (1 3 2 ) 1 mKx Cx 7 K p 0 (1 5 2 ) 4
平飞需用功率随前飞
速度的变化趋势。
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1、流线型部件的阻力
Cx C f (1 k3 )Ic
式中：Cf 为平板紊流 附面层的摩擦阻力系 数，与Re和表面粗糙 度有关。如图示。
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第一节 引言
一、前飞性能计算内容及方法 1 计算内容：根据直升机的构造参数、旋翼运动 参数、发动机性能来确定: 平飞速度范围 斜向爬升性能 最大航程和航时 使用升限 自转下滑性能。
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l d 3/ 2 d 3 k3 0.001( ) 1.5( ) 8.4 ( ) Ck d l l
d为圆形机身的直径， l为有效长度，Ck表示 迎风剖面形状的影响， 剖面为圆形时取为0， 非圆则取0.05。Ic为相 互干扰，由实验测定。 也可取大于1.2的值。 对于尾面、短翼等， k3取值如下图示。 第九章 直升机的前飞性能
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第二节 直升机需用功率的计算
一 旋翼型阻功率的计算
mKx 1 K P Cx 7 4 K P (1 4.65 2 ) K P 0
式中KP0 为悬停时型阻功率 修正系数，其值在1.05～1.10， 对光滑平面取小值。Cx7可 通过Cx7与Cy7的极线求出。 第九章 直升机的前飞性能
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2、起落架的阻力
Cx Cd I c
Ic为干扰系数，可取为1.25。Cd为压差阻力系数，迎风 平板取1.20，柱形构件取0.3～0.5，机轮取0.3。
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第三节 力的平衡方程和旋翼迎角
一、力的平衡方程
Ts sin( s ) H s cos( s ) Q G sin 0 Ts cos( s ) H s sin( s ) G cos 0
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第一节 引言（续）
一、前飞性能计算内容及方法 2 计算方法：功率法 即在力和力矩平衡的条件下，旋翼需用功率和 发动机输给旋翼的可用功率相等。 二、前飞与垂直飞行性能计算的差异
式中J0 为悬停时诱导功率修正系数，其值在 1.05～1.10，对－<＝5°取小值。
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而
3CT Cy7 KT KT KT 0 (1 2 ) KT 0 0.95 ~ 1.0
三 直升机废阻功率的计算 废组功率等于废阻力与前飞速度的乘积：
Mkf Q V 或 mkf Cq V
式中阻力Q为：
1 Q (C x S ) V02 2
式中Cx和S 为直升机上各迎风构件的阻力系数及 迎风面积。其工程估算方法如下： 第九章 直升机的前飞性能
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第一节 引言（续）
三、前飞需用功率的组成 旋翼的型阻功率； 旋翼的诱导功率； 直升机的废组功率； 尾桨需用功率；
其它需用功率。
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平飞需用功率与极限速度计算流程图：
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2
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二 旋翼诱导功率的计算
mKi CT vdx J J J 0 (1 3 2 )
CH ( s ) 53.7 ( ) CT CT
o
CQ
CQ CT

( Cx S )V02 CT

( Cx S ) CT
2 cos2 ( s )
105
CH CT 10.5 CT a
( s )o 60 (
( Cx S ) 0 2 CT
CT )
KT0为旋翼拉力修正系数， 对－8º KT0取小值。 ，
k
式中CT为： CT
1 1 1 ab7 [(7 0 )( 2 ) (vdx 0 ) 3 2 2 1 (0.017 0.1 2 ) 2 ] 2
或已知飞机重量G时： C G /( 1 2 R 2 R 2 ) T
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四、尾桨需用功率 尾桨的需用功率包括两部分，一部分是型阻功率， 另一部分为诱导功率，它们的计算方法与计算旋 翼的型阻和诱导功率的方法相同。不过，对涵道 尾桨，有专门的计算公式，具体计算时请参照相 关资料。
物理意义：废阻功率系数和爬高功率系数。
mkf CQV0 ( Cx S )V03 mkp CGVy
波阻功率系数：
mkb mkb ( )
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当直升机水平飞行时，θ＝0，于是：
CQ CH sin( s ) cos( s ) CT CT
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第六节 气流分离和激波对最大飞行速度的限制
风洞试验失速限制图： 桨叶失速限制与结构 疲劳限制
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二、旋翼迎角方程 把力的平衡方程分别乘cosθ 和sinθ，消去重力系数：
CQ CH sin[( s ) ] cos[( s ) ] cos CT CT
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本 章 内 容
1、 引言 2、力的平衡方程和旋翼迎角 3、废阻力 4、需用功率 5、功率限制的平飞极限速度 6、气流分离和激波对最大飞行速度的限制 7、爬升性能 8、续航性能 9、自转性能
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