南航直升机空气动力学习题集文档格式.docx
《南航直升机空气动力学习题集文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《南航直升机空气动力学习题集文档格式.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
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)求在海平而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Vo=(l/3)vio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%,除增大桨距外保持英他条件及型阻功率不变,那么英悬停诱导功率及相对效率将是多大?
(1-4)既然q"
■等于某一有限值。
那么
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)试根据巾)的左义导岀%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,哪种情况下久更大些?
第二章
(2-1)某翼型的a=-1.2,Ciw=-0.02,=0.238,试将正确数据填入下表中
的空格。
迎角a
C...
CmF
-1.2°
0°
T
(2-2)如果把桨叶的变距操纵轴定在桨叶剖而的中点,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直升机在海平而标准大气压条件下悬停时,总距0广9:
假左桨盘处诱导速
度均匀分布,且取疋二0.92,求桨叶特征剖面&
二0.7)处的单位长度上的升力载荷(dy/dr)。
(中间结果y八二8.15m/s)
(2-5)利用叶素理论汁算Y-2直升机以y二2.7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K二0.92,KjLO,J二1.18,K二0.96,海平面标准大气条件,中间结果C\=0.00696)
(2-6)如果要求儒式桨叶的剖而升力系数为常数,那么桨叶的平而形状(宽度沿半径的变化规律)应是怎样的?
(2-7)试根据滑流-叶素组合理论汁算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(△◎=()),英诱导速度分布怎样?
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K二1)。
第三章
(3-1)用涡系来代表旋翼,两者在什么方而的作用是等价的?
(3-2)示意地画岀儒氏桨在悬停状态下桨盘平而处的轴向、径向和周向诱导速度沿半径的分布规律。
(3-3)Y-2直升机悬停时桨距0二9\若取k二0.92,
a)求缩减系数B:
(中间结果y,=0.0435);
b)此时桨叶的环量TQ)和实际迎角aXr)沿桨叶的分布;
c)旋翼的拉力修正系数Kr和诱导速度修正系数人。
(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NACA0012
垂直爬升时的当量阻力而积LCxS=14.6米:
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(7/7^0.012,计算时建议取J二1・18)
第五章
(5-1)Z-9直升机巡航速度V0二250公里/小时,作水平飞行,此时旋翼迎角°
。
二-5°
求旋
翼的前进比卩、流入比■和旋翼反流区而积。
(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。
试写岀该后(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。
假泄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”
(5-4)某直升机的旋翼为右旋式(前进桨叶在右侧),当该机在地而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a。
二6°
ai=-3°
b产1°
a)写出挥舞角B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)Pmax和Bmin二者所在方位角之差△巾二?
(5-6)试导出偏置铁式旋翼的挥舞运动微分方程应为课本(5-13)式。
式中£
二?
(5-7)关于无餃旋翼的是非题:
a)无狡旋翼因没有挥舞狡,所以桨叶没有挥舞运动。
()
b)无狡旋翼因没有摆振狡,所以桨叶没有摆振运动。
c)在无狡旋翼的等效钱(当量狡)处弯矩等于零。
d)无狡旋翼的一阶挥舞运动的固有角频率等于旋转角频率Q。
(5-8)Y-2直升机的旋翼桨叶每片重Gye二36公斤,质虽均匀分布。
在某飞行状态下a。
二0.1
弧度,a,=0.06弧度,"
0.03弧度。
如果没有摆振较,在"
二270°
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)某一中心狡式直升机在地而试车时,若操纵驾驶杆使旋翼桨距变化为
A0=0cCOS血+0sSIN2
试写出旋翼椎体的倾斜方向和角度。
(5-11)尾桨桨叶一般具有较大的挥舞调节系数(例如K二1),试讨论其原因。
第六章
(6-1)某旋翼在风洞中作吹风实验。
已知风洞的风速V0二30米/秒,旋翼迎角a°
=-10°
在后方远处测得滑流速度V二31.6米/秒,下洗角£
==10.8°
o求桨盘处的诱导速度w及滑流下洗角£
(6-2)Y-2直升机在H二1000米髙空作水平飞行,飞行速度V。
二90公里/小时,桨盘迎角
q二-7.5°
求此时的诱导功率,并计算该功率与在同一高度悬停时的诱导功率之比。
(6-3)直升机以速度V。
作水平飞行,桨盘迎角为(-Q<),旋翼拉力系数为CTo假泄滑流速度近似地等于V。
值,仅是方向偏转了一个下洗角5,求证
£
==sin_,辱cost)
L2v;
J
(6-4)如果以Vfw作垂直下降(ap90°
),则由课本(6-23)式会得到什么结果?
试分析其原因。
(6-5)选择题:
直升机在水平前飞状态,与悬停状态相比,其
a)通过旋翼的气体质量流量(更大,更小,相同,为零)
b)旋戦的诱导功率(更大,更小,相同,为零)
c)每片桨叶的挥舞幅度(更大,更小,相同,为零)
d)挥舞运动消耗的功率(更大,更小,相同,为零)
第七章
(7-1)前飞时旋翼桨叶的剖面迎角随方位角而变化的主要原因有哪些?
既然迎角变化剧烈,为什么对挥舞角的桨叶升力力矩能够保持不变?
(7-2)假泄前飞时桨盘处的诱导速度分布自前往后直线增大,即
此时旋翼侧倾角bl大致如课本上图7-9的虚线所示。
试从物理实质上说明为何与诱导速度均匀分布情况的bl(实线所示)不同。
(7-4)某直升机的旋翼轴前倾5°
»
当该机以V。
二140公里/小时作水平飞行时,机身姿态恰好水平,且桨尖平而恰好垂直于旋翼轴。
求此时的周期变距操纵呈:
()’及():
(有关参数为:
QR二210米/秒,CfO.012,o=0.07,桨叶洛克数y=4,旋翼中心餃式且挥舞调节系数K=0,k二0.92,桨盘上诱导速度均匀分布)
(7-5)在上题情况下,利用课本(7-34)及(7-35)式进行计算应得到£
0,及Cf(1/2)o试做验证计算。
(7-6)某直升机在悬停时旋翼锥角度为…,桨叶后摆角为e。
若此时直升机改为以角速度(・)x作原地滚转,试将上述两种状态下的旋翼挥舞角及摆振角填入表中。
(假泄无周期变距操纵)
悬停
原地滚转x(Vo=O)
ao
a1
bi
e0
ei
fl
第八章
(8-1)已知桨叶附着涡的环量为
正(“)七益W心叩
试求桨叶转过一个微小角度△巾过程中所逸出的脱体涡的环量和沿桨叶展向
Ar段所逸出尾随涡的环量o
(8-2)有一刚硬的两叶螺旋桨(不能挥舞),无扭变,无变距操纵。
桨叶相对宽度b】=0・1,以桨距0,二10°
、桨盘迎角a=0°
在风洞中作"
二0.2的吹风试验。
假左桨盘处的诱导速度分布为
口(r,p)=0.03(1+2prCos屮)
a)试求英桨叶环量分布正(7,卩)及桨叶在横向位置(巾二90°
及270°
)时的升力载
b)若螺旋桨中心装一挥舞钱,在上述状态下产生ao=0,a»
0・06,bt=0.02的挥舞,试求此时在横向位苣的桨叶上的气动载荷分布石/不。
C)将上述两种载荷分布画在同一图上并进行比较,说明宜升机旋翼为什么必须允许作挥舞运动。
(8-3)若要求Z-9直升机以Vo=280公里/小时用^^-15°
作水平飞行,已知桨叶无翼型
部分r()=0.28,假定KR98,翼型最大升力系数Cg广1・47,试检查是否超过失
速界限。
(8-4)
若桨叶环量分布如(8-1)题,且拉力修正系数龙义为
试导出K丁与u的关系式。
第九章
(9-1)某直升机重量为GhOOO公斤,旋翼直径D=21米,旋翼转速n二180转/分,实度。
=0.051。
在高度H二1000米以巡航速度V。
二120公里/小时平飞,若近似地取u二V。
废阻系数SC5=001*且已知旋翼轴前倾角6=5,求
a)废阻力和废阻功率
b)旋翼迎角Q
C)机身迎角并分析旋翼轴前倾安装有什么好处。
(9-2)某直升机以最大巡航速度平飞。
已知QR二200米/秒,二-15°
旋翼翼型为NACA0012
(其最大升力系数C=1.26),
Vzvmax
a)如图所示,旋翼桨盘上有三处区域升力不正常,试指岀各自不正常的原因:
b)此时飞行速度多大?
c)若桨盘上迎角分布用下式近似表示:
C,(;
¥
)=O0.7x存Jr3'
_-试计算此时的C
'
'
0.7-//r+〃sm0
(9-3)附图所示为某机在某高度的平飞功率特性,
a)找出公率限制的最大平飞速度Vmax及最小平飞速度Vmin,
b)找出相对于航时最久及航程最远的平飞速度V时V加
c)找岀爬升速度最大的飞行速度V升,
d)如果在以Vmax飞行时