直升机空气动力学-叶素理论PPT文档格式.ppt

1、Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics1-1 叶素的气动环境叶素的气动环境 叶素坐标系叶素坐标系oxyzoxyz oz oz 桨叶的变距轴线桨叶的变距轴线 ox ox 旋转前进方向旋转前进方向 oyoy 在翼型平面内垂直于在翼型平面内垂直于XOZXOZ 叶素的相对气流速度叶素的相对气流速度 w w 垂直上升相对速度垂直上升相对速度 旋转相对速度旋转相对速度 当地诱导速度当地诱导速度 南京航

2、空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics 1-2 1-2 角度关系角度关系 安装角安装角 翼弦与构造旋转平面的夹角（桨距角）翼弦与构造旋转平面的夹角（桨距角）来流角来流角 相对气流与构造旋转平面的夹角相对气流与构造旋转平面的夹角 迎角迎角 相对气流与翼弦的夹角相对气流与翼弦的夹角 讨论：不可只按桨距

3、大小推测升力或功率大小，讨论：不可只按桨距大小推测升力或功率大小，须关注上升率及下降率对迎角的影响。须关注上升率及下降率对迎角的影响。Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics 第二节、桨叶翼型的空气动力特性第二节、桨叶翼型的空气动力特性2-1 旋翼桨叶的常用翼型旋翼桨叶的常用翼型 几何特征：由上、下弧线坐标给定由上、下弧线坐标给定 相对厚度 最大厚度位置 弯度 前缘半径 后缘角南京航空航天大

4、学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics 2-2 2-2 升力、阻力特性曲线升力、阻力特性曲线 升力特性曲线（失速前）升力特性曲线（失速前）气动迎角气动迎角 升力线斜率升力线斜率 阻力特性曲线阻力特性曲线 主要取自实验数据主要取自实验数据 南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University

5、 of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics 极曲线极曲线 -翼型升力系数与阻力系数的关系翼型升力系数与阻力系数的关系 图上的五个特征点：图上的五个特征点：型阻系数最小值型阻系数最小值 最有利状态点最有利状态点 最经济状态点最经济状态点 最大升力系数最大升力系数 零升阻力系数零升阻力系数南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of A

6、eronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics 2-3 2-3 对前缘的力矩特性曲线对前缘的力矩特性曲线：若升力合力作用点在若升力合力作用点在有有 ，对任一点对任一点 X X若使若使 则则 翼弦上距前缘翼弦上距前缘 的点称为的点称为翼型焦点翼型焦点，绕焦点的力矩不随绕焦点的力矩不随升力变化升力变化，总等于总等于零升力矩零升力矩。Astronautics直升机技术研究所直升机技

7、术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics 焦点焦点位置是固定的，它不因迎角变化而移动位置是固定的，它不因迎角变化而移动。常用翼型在低速下，常用翼型在低速下，翼型气动合力的作用点称为翼型气动合力的作用点称为压力中心压力中心位置为位置为 是随迎角变化的。是随迎角变化的。讨论：桨叶的变距轴线为何一般安置在焦点处讨论：桨叶的变距轴线为何一般安置在焦点处南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautic

8、s&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics 2-4 2-4 雷诺数的影响雷诺数的影响 翼型雷诺数翼型雷诺数 Re Re 体现气流粘性对空气动力的影响，体现气流粘性对空气动力的影响，雷诺数越大，粘性的影响越小。雷诺数越大，粘性的影响越小。Re Re 对升力线斜率影响不大，对对升力线斜率影响不大，对最大升力系数影响显著，最大升力系数影响显著，Re Re 越大越大 C C y ymaxmax 越

9、大。越大。雷诺数影响翼型摩擦阻力。一般是雷诺数影响翼型摩擦阻力。一般是型阻随雷诺数增大而减小。型阻随雷诺数增大而减小。Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics2-5 2-5 马赫数的影响马赫数的影响 马赫数马赫数 M=V/a M=V/a，体现气流压缩性的影响。体现气流压缩性的影响。M M 越大，压缩性的影响越越大，压缩性的影响越显著。显著。马赫数对升力特性的影响马赫数对升力特性的影响 M M

10、数越大数越大，翼型最大升力系数越小，翼型最大升力系数越小，但升力曲线斜率稍增。但升力曲线斜率稍增。Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics马赫数对阻力特性的影响马赫数对阻力特性的影响 M M 数接近数接近 1 1 时，翼型前缘时，翼型前缘 产生激波，阻力突增，称产生激波，阻力突增，称 阻力发散阻力发散。阻力发散马赫数阻力发散马赫数 因迎角增大而下降。因迎角增大而下降。马赫数对力矩特性的影响马

11、赫数对力矩特性的影响力矩发散马赫数的确定：力矩发散马赫数的确定：Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics讨论一讨论一翼型的适用范围有限翼型的适用范围有限 迎角不能太大受限于气流分离（失速）迎角不能太大受限于气流分离（失速）速度不能太大受限于阻力和力矩突增速度不能太大受限于阻力和力矩突增物理实质：气流粘性和可压缩性起作用物理实质：气流粘性和可压缩性起作用分别以分别以 ReRe 和和 MaMa来

12、表征来表征讨论二讨论二 探寻、创造新翼型探寻、创造新翼型 C ymax 大大 大大 力矩小变化平缓力矩小变化平缓 动态特性好动态特性好南京航空航天大学南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics&Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics第二章第二章 垂直飞行时的叶素理论垂直飞行时的叶素理论 14桨叶运转转中，迎角和相对速度不断桨叶运转转中，迎角和相对速度不断变化。希望翼型的动态特性回线范围变化。希望翼型的动态特性回线范围小。小。Astronautics直升机技术研究所直升机技术研究所Institute of Helicopter Technology直升机空气动力学直升机空气动力学HelicopterHelicopter AerodynamicsAerodynamics 第三节、旋翼的空气动力特性第三节、旋翼的空气动力特性3-1 3-1 旋翼