直升机空气动力学前飞理论介绍.ppt

第四章 前飞时旋翼桨叶的工作原理
旋翼和桨叶的相对气流
桨叶的挥动运动
桨叶的摆振运动
桨叶的变距运动及旋翼操纵原理
旋翼处于斜流状态：
桨盘迎角 不等于
旋翼构造轴系OXsYsZs
在前行桨叶一侧：
代入挥动运动方程，
得
对比 得

此式表明，桨叶的升力力矩不随方位角变更，旋转中保持常值。
挥动运动自动消退了气流不对称引起的旋翼侧倾力矩。
探讨：气动力矩是常值，怎么会是激振力？
2-3 挥动运动的几何图象
挥动角表达式中

锥度角
是常数项，与方位角无关，
表示各片桨叶向上抬起相同
的角度，形成倒锥轨迹，称为
旋翼锥体。
后倒角 和侧倾角
令：
表示桨叶在不同方位角处的挥动角变更，
也代表旋锥体倾斜量：
各桨叶在方位 处都抬高 度，在 处都下垂 度，表明旋翼锥体向后倾倒了 角。 称为旋翼后倒角。
同理，桨叶在方位 处
下垂了 ，在 处上台
了 ， 称为侧倾角。
2-4 挥动系数的物理意义
锥度角
取决于桨叶升力、重力和离心力各力矩中的常量部分的平衡。
轴流状态如悬停时无斜吹风，
后倒角
旋转平面内周向气流 ＝ r + Rsin
左右不对称引起的挥动。
挥动相对速度形成迎角补偿
与气流速度相结合，使升力力矩保持不变。
侧倾角
锥度角 以及旋翼诱导速度 分布前小后大，引起 前后桨叶的剖面迎角不对称，造成旋翼锥体向方位角 一侧倾倒 度。
探讨：吹风挥动的相位
旋翼桨盘处 流速左右不对称，
引起旋翼纵向挥动----后倒角
剖面迎角前后不对称，
引起旋翼横向挥动----侧倾角
如何理解这种 的相位差？
第三节 桨叶的摆振运动
桨叶上下挥动时，其质心至旋转中心的距离周期性
变更，会在旋转平面内产生科氏力，在桨根引起很大的
交变弯矩。
在桨根设置摆振铰，容许桨叶在科氏力作用下前后
摆振，消退了交变弯矩。
摆振运动方程：
探讨：摆振铰能否设置在旋翼中心？
第四节 桨叶的变距运动
通过自动倾斜器和变距铰，使旋翼桨叶桨距
周期变更：
桨叶的升力随之变更。
4-1 直升机的飞行操纵
升降---操纵旋翼总桨距 ，
变更拉力大小
前后左右飞—操纵桨叶周期变距 和 ，
变更旋翼锥体（拉力）倾斜方向和角度
航向---操纵尾桨总距，变更尾桨拉力值
4 -2 变距与挥动等效
变距引起周期挥动，使旋翼锥体倾斜。
周期变距变更了桨叶原先的升力，引起新的挥动运动。
桨叶将在一个新的轨迹面上稳定旋转，相对该平面不再有
周期变距，即新的桨尖轨迹平面与操纵平面平行：
周期变距操纵引起同等大小的挥动---变距与挥动等效。
周期变距操纵 引起的挥动角响应，比操纵输入滞后 ：
引起的挥动为
前飞时，依靠操纵挥动克服吹风挥动，并使旋翼锥体（拉力）
向所须要的方向倾斜，合成的挥动角是：
第五节 偏置铰旋翼和无铰旋翼
5-1 偏置铰旋翼
为便于结构布置及增大桨毂力矩，挥动铰不在旋转中心，而是有偏置量 。计算挥动力矩时对挥动铰（不是对旋转中心）取矩，挥动方程变为