直升机空气动力学习题集

直升机空气动力学习题集

绪论

(0-1)试计算Z-8直升机的旋翼实度σ、桨尖速度ΩR和海平面标准大气条件下的桨尖M 数。

(0-2)Z-9直升机的旋翼桨叶为线性负扭转。试画出以桨距Ф7=11。作悬停飞行的桨叶上r=（0.29～1.0）一段的剖面安装角()rφ→分布。

(0-3)关于反扭矩的是非题：

a) 尾桨拉力用以平衡发动机的反扭矩，所以尾桨的位置要比发动机高。（）

b) 尾桨拉力用以平衡旋翼的反扭矩，所以尾桨位置距旋翼轴很远。（） c）双旋翼直升机的两付旋翼总是彼此反向旋转的。（） d) 尾桨没有反扭矩。（）(0-4) 关于旋翼参数的是非题：

a）旋翼的半径就是桨叶的长度。（）

b) 测量桨叶的根部宽度及尖部宽度，就可以得到桨叶的根梢比。（）

c) 测量桨叶的根部及尖部之间的倾斜角之差，就得到桨叶的扭度。（）

d) 台式电风扇实度接近1。（）(0-5) 假定Y-2直升机在某飞行状态下，旋翼拉力T=1200公斤，试计算其C T值。(海平面标准大气)

第一章

(1-1) 论证在垂直上升状态旋翼的滑流形状是图（a）而不是图（b）

(1-2) 假定Y-2直升机在垂直飞行状态发动机的功率有84%传递给旋翼，且悬停时悬疑的型阻功率为诱导功率的一半，桨端损失系数к=0.92；

a)求在海平面标准大气条件下悬停时桨盘外的诱导速度；

b)求在海平面标准大气条件下悬停时的诱导功率、相对效率和直升机的单位马力载

荷；

c)若以V0=(1/3)v10的速度作垂直爬升，此时桨盘处的诱导速度多大？诱导功率多大？

若型阻功率与悬停时相同，旋翼消耗的总功率多大？

(1-3) 上题中，若飞行重量增大20%，除增大桨距外保持其他条件及型阻功率不变，那么其悬停诱导功率及相对效率将是多大？

(1-4) 既然

a) 是否可以认为，只要把旋翼直径做得很大，就可以用很小功率的发动机做成重型直

升机？

b) 直升机的发展趋势为什么是p 趋向增大？

(1-5) 试根据0η的定义导出0η与桨盘载荷p 的关系。假定型阻功率与p 无关，同一架机在

满载及轻载时，哪种情况下0η更大些？

第二章

(2-1) 某翼型的

1.2α=-，0.02mn C =-， 0.238F X =,试将正确数据填入下表中

(2-2) 如果把桨叶的变距操纵轴定在桨叶剖面的中点，当驾驶员向上提总距时，手感操纵

力会如何变化？

(2-3) 关于翼型特性的选择题：

a) 翼型的升力垂直于（翼弦、中线、相对气流）；

b) 翼型失速后就变得（没有速度、没有升力、升力减小）； c) 翼型的气动力矩指的是对于（前缘、压力中心、重心）； d) 翼型的Re 数越大，则（Cx,Cy,Cymax ）越大； (2-4)

Y-2直升机在海平面标准大气压条件下悬停时，总距

7

φ

=9；假定桨盘处诱导速

度均匀分布，且取κ=0.92，求桨叶特征剖面（r=0.7）处的单位长度上的升力载荷（dy/dr ）。（中间结果

dx

V

=8.15m/s ）

(2-5) 利用叶素理论计算Y-2直升机以

V

=2.7米、秒垂直爬升时旋翼的需用功率，并将

计算结果与(1-2)题之c)相比较，指出差别的原因。（计算时取κ=0.92，p

K

=1.0，

J=1.18，K=0.96，海平面标准大气条件，中间结果

T

C

=0.00696）

(2-6) 如果要求儒式桨叶的剖面升力系数为常数，那么桨叶的平面形状（宽度沿半径的变化规律）应是怎样的？

(2-7)试根据滑流-叶素组合理论计算Z-9直升机在悬停时的旋翼诱导速度沿半径的分布。

如果桨叶无负扭转（△Ф=0），其诱导速度分布怎样？将上述两种分布画在同一图上进行比较，指出二者的不同。（为简化、取κ=1）。

第三章

(3-1) 用涡系来代表旋翼，两者在什么方面的作用是等价的？

(3-2) 示意地画出儒氏桨在悬停状态下桨盘平面处的轴向、径向和周向诱导速度沿半径的分布规律。

φ=9，若取κ=0.92，

(3-3) Y-2直升机悬停时桨距

7

V=0.0435）；

a) 求缩减系数B；（中间结果

dx

α*沿桨叶的分布；

b) 此时桨叶的环量()r*Γ和实际迎角()r

K和诱导速度修正系数0J。

c) 旋翼的拉力修正系数

T

(3-4) 计算Y-2桨叶对于悬停状态的最优负扭度（可以利用上题的有关数据如B等）。

第四章

大作业:计算Z-8直升机的垂直爬升性能

补充资料

1.Z-8的有关数据

旋翼叶型 NACA 0012

垂直爬升时的当量阻力面积∑CxS=14.6米2

旋翼转速 207转/分

功率传递系数ζ=0.84

发动机三台透默ⅢC发动机

根部 r0=1.895米

2. 三台透默ⅢC发动机最大连续状态功率曲线。

3.其他数据，可参阅“直升机气动手册”第一、第二册，“7210办公室”编国防工业出版社 1978年5月（中间结果

7

C λ

≈0.012，计算时建议取J=1.18）

第五章

(5-1) Z-9直升机巡航速度V0=250公里/小时，作水平飞行，此时旋翼迎角

0α

=-50，求旋

翼的前进比μ、流入比λ0和旋翼反流区面积。

(5-2) 计及桨叶的径向速度分量时，桨叶在旋转中相当于具有变化的后（前）掠角。试写

出该后（前）掠角的表达式，并说明该角随方位角及径向位置r 的变化规律。

(5-3) Z-8直升机的旋翼桨叶每片重109公斤，质量均匀分布。假定悬停时桨叶升力分布

如图所示的三角形分布，求旋翼的锥度角a 0。

(5-4) 某直升机的旋翼为右旋式（前进桨叶在右侧），当该机在地面作原地试车时突然有

左侧风吹来，旋翼椎体会怎样倾斜？

(5-5) 已知某直升机在水平飞行时а0=60，а1=-30,b 1=10

, a) 写出挥舞角β的一阶表达式； b) 算出挥舞角最大及最小处的方位角； c) 算出挥舞速度最大及最小处的方位角； d) βmax 和βmin 二者所在方位角之差△ψ=？ (5-6) 试导出偏置铰式旋翼的挥舞运动微分方程应为课本(5-13)式。式中ε=？ (5-7) 关于无铰旋翼的是非题：

a) 无铰旋翼因没有挥舞铰，所以桨叶没有挥舞运动。( ) b) 无铰旋翼因没有摆振铰，所以桨叶没有摆振运动。( ) c) 在无铰旋翼的等效铰（当量铰）处弯矩等于零。( )

d) 无铰旋翼的一阶挥舞运动的固有角频率等于旋转角频率Ω。( )

(5-8) Y-2直升机的旋翼桨叶每片重Gye=36公斤，质量均匀分布。在某飞行状态下a 0=0.1

弧度，a 1=0.06弧度，,b 1=0.03弧度。如果没有摆振铰，在ψ=2700

处的桨叶根部将承受多大的哥氏力弯矩？

(5-9) 为使直升机迎风悬停，应在什么方向操纵驾驶杆？

(5-10) 某一中心铰式直升机在地面试车时，若操纵驾驶杆使旋翼桨距变化为