直升机空气动力学-前飞理论

直升机技术研究所
Institute of Helicopter Technology
1-3
旋翼的拉力和功率
定常前飞时推力 X mv x 2 升力 Y mv y 2
需用功率 P Px Py X (V0 v x1 ) Yv y1
代入 T Y cos( D ) X sin( D ) v1 v y1 cos( D ) v x1 sin( D )
下游2－2截面处： Helicopter Aerodynamics
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根据动量定理和动能定理，得： 1 v x1 v x 2 v x1 v x 2 2 v y1 v y 2 1 v y1 v y 2 2
CT 4V1v1
但速度的合成是按向量关系 V1 V0 v1 即 V1 V02 2V0 v1 sin( D ) v12
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 的 20% 以下。 诱导速度与前飞速度的关系图 Helicopter Aerodynamics 直升机空气动力学
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 Helicopter Aerodynamics 直升机空气动力学
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1-4 桨盘处诱导速度随前飞速度减小
V0 cos( D )
( 1 ) ( 0 ) v1 V0 sin( D ) v1
V1 V02 2V0v1 sin( D ) v12
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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。
Helicopter Aerodynamics
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1-2
诱导速度
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 x 0 V0 Vy0 0 vx0 0 v y0 0
桨盘1－1截面处：
Vx1 V y1 v x 1 V x 1 V0 v y1 V y1 0 Vx2 Vy2 v x 2 V x 2 V0 v y2 Vy2 0
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第一节
1-1 基本假定
前飞滑流理论
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：
得到与轴流状态形式相同的式子：
CT 4V1v1 mK CT v1 CT (0 )
但须注意
V1 V0 v1
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v1 v10
D
( v1 2 V0 2 v V v ) ( ) 2( 1 )3 ( 0 ) sin( D ) ( 1 )4 1 0 v10 v10 v10 v10 v10
由
CT 4V1v1 4v1 V02 2V0v1 sin( D ) v12
CT 4v
(
讨论 为何不以桨盘与来流的正交面积为基准？ Helicopter Aerodynamics 直升机空气动力学
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前飞滑流理论小结
1，诱导速度及拉力的公式，形式上与轴流状态的相
v2 同 ，
2v1
v1 // v2
2 10
得到
当 V0 / v10 5 后，
V0 v10
v1 2 V0 2 v V v ) ( ) 2( 1 )3 ( 0 ) sin( D ) ( 1 )4 1 0 v10 v10 v10 v10 v10
可用
v1 V0 ( )( ) 1 0 v10 v10
Helicopter Aeபைடு நூலகம்odynamics
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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: