南航直升机空气动力学习题集.docx

1、南航直升机空气动力学习题集直升机空气动力学习题集绪论(1-1)试计算Z-8直升机的旋翼实度、桨尖速度R和海平面标准大气条件下的桨尖M数。(1-2)Z-9直升机的旋翼桨叶为线性负扭转。试画出以桨距7=11。作悬停飞行的桨叶上r=（0.291.0）一段的剖面安装角分布。(1-3)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

2、。 （ ） 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CT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=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

3、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) 试根据的定义导出与桨盘载荷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，哪种情况下更大些？第二章(2-1) 某翼

4、型的， ,试将正确数据填入下表中的空格。迎角(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=；假定桨盘处诱导速度均匀分布，且取=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=8.15m/s）(2-5)利用

5、叶素理论计算Y-2直升机以=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=0.92，=1.0，J=1.18，K=0.96，海平面标准大气条件，中间结果=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（=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=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？

6、(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。(3-3) Y-2直升机悬停时桨距=，若取=0.92， a) 求缩减系数B；（中间结果=0.0435）； b) 此时桨叶的环量和实际迎角沿桨叶的分布； c) 旋翼的拉力修正系数和诱导速度修正系数。(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 =0.84 发动机 三台透默C发动机

7、根部 r0=1.895米2. 三台透默C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=-50，求旋翼的前进比、流入比0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

8、图所示的三角形分布，求旋翼的锥度角a0。(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0=60，1=-30,b1=10,a) 写出挥舞角的一阶表达式；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) max和min二者所在方位角之差=？(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=？(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。

9、( ) 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。( )(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a0=0.1弧度，a1=0.06弧度，,b1=0.03弧度。如果没有摆振铰，在=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=cCOS+sSIN 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=1），试讨论其原因。第

10、六章(6-1) 某旋翼在风洞中作吹风实验。已知风洞的风速V0=30米/秒，旋翼迎角0=-100，在后方远处测得滑流速度V=31.6米/秒，下洗角2=10.80。求桨盘处的诱导速度v1及滑流下洗角1。(6-2) Y-2直升机在H=1000米高空作水平飞行，飞行速度V0=90公里/小时，桨盘迎角=-7.50。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V0作水平飞行，桨盘迎角为(-)，旋翼拉力系数为CT。假定滑流速度近似地等于V0值，仅是方向偏转了一个下洗角2，求证2=(6-4) 如果以V0= v1作垂直下降（D=900），则由课本（6-23）式会得到什

11、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) 旋翼的诱导功率（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) 假定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b1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b1(实线所示)不同。(

12、7-4)某直升机的旋翼轴前倾50。当该机以V0=140公里/小时作水平飞行时，机身姿态恰好水平，且桨尖平面恰好垂直于旋翼轴。求此时的周期变距操纵量1及2（有关参数为：R=210米/秒，CT=0.012,=0.07，桨叶洛克数=4，旋翼中心铰式且挥舞调节系数K=0，=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CH=(1/2)CX7。试做验证计算。(7-6)某直升机在悬停时旋翼锥角度为0，桨叶后摆角为e0。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。（假定无周期变距操纵） 悬停原地滚

13、转x(V0=0)001b1e0e0e1f1第八章(8-1) 已知桨叶附着涡的环量为 试求桨叶转过一个微小角度过程中所逸出的脱体涡的环量和沿桨叶展向r段所逸出尾随涡的环量。（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=0.1，以桨距=100、桨盘迎角=00在风洞中作=0.2的吹风试验。假定桨盘处的诱导速度分布为a) 试求其桨叶环量分布及桨叶在横向位置（=900及2700）时的升力载荷分布，此处b)若螺旋桨中心装一挥舞铰，在上述状态下产生0=0，1=0.06，b1=0.02的挥舞，试求此时在横向位置的桨叶上的气动载荷分布。 c)将上述两种载荷分布画在同一图上并进行

14、比较，说明直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V0=280公里/小时用=-150 作水平飞行，已知桨叶无翼型 部分=0.28，假定KTO=0.98，翼型最大升力系数=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，且拉力修正系数定义为 试导出KT与的关系式。 第九章(9-1) 某直升机重量为G=7000公斤，旋翼直径D=21米，旋翼转速n=180转/分,实度=0.051。在高度H=1000米以巡航速度V0=120公里/小时平飞，若近似地取= V0，废阻系数，且已知旋翼轴前倾角，求 a) 废阻力和废阻功率 b) 旋翼迎角 c) 机身迎角并

15、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R=200米/秒，=-150旋翼翼型为NACA0012（其最大升力系数=1.26）， a) 如图所示，旋翼桨盘上有三处区域升力不正常，试指出各自不正常的原因； 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：试计算此时的。(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程， c) 找出爬升速度最大的飞行速度V升， d) 如果在以Vmax飞行时发动机突然熄火，若要滑翔距离尽可能远，应该以多大速度

16、下滑？(9-4)某直升机具有足够的富裕功率，但最大飞行速度受到气流分离及空气压缩性的限制。如果增加一片桨叶（保持直升机总重不变），是否可以提高最大飞行速度？为什么？(9-5)前飞性能计算(大作业)一、原始数据a)起飞重量：G=1200公斤b)旋翼参数：D=10米，=38（l/秒），=0.05，=0.93，KT =0.96，KPO=1.0，J0=1.07，翼型为NACA 0012，取=1.2。c)全机废阻系数d)油量：油箱容积106升，燃油比重=0.7公斤/升e)功率传递系数：00.100.150.200.250.300.8200.8380.8430.8500.8540.856f) 发动机特性：

17、耗油率Ce=0.22公斤/马力小时，高度特性：H（千米）01234567NM(马力)260258255253237210185183二、计算内容a)平飞特性（包括由功率、气流分离或激波限制的极限速度）b)爬升特性，各高度的及爬升时间（一次近似值）c)续航特性、（按H=1000米计算）d)自转特性，各高度的最小下降率及最小滑角e)按a、b计算结果，画出综合性能曲线，并给出实际动升限及爬升到该高度所需的时间。第十章(10-1) 由滑流理论得知，悬停旋翼的拉力 即诱导速度越大则拉力越大；在地面效应中悬停时，保持拉力相同但诱导速度却较小，怎样解释这种不同？(10-2) 已知Y-2直升机在无地效悬停时垂

18、直吹风增重系数=1.02.。若以同样功率离地1.5米悬停（此时旋翼离地4.1米，机身离地2.1米）可以增装多少公斤载重？(10-3) 垂直飞行各状态中，什么状态需用诱导功率最大？如果型阻功率保持不变，什么状态总的需用功率最大？什么状态总的需用功率最小？(10-4) 若把以理想自转作垂直下降的旋翼看作是不透气的圆形平板，迎风平板的阻力系数取=1.28，试导出其稳定下降率与桨盘载荷的关系为(10-5) 选择题： 稳定自转下滑的尾桨拉力，与水平飞行时的尾桨拉力相比较，a)大小（相等，更大，更小）b)方向（相等，更大，更小）(10-5) 在哪些情况下须作自转飞行？自转时怎样控制旋翼的转速？自转着落前应

19、有哪些必要的操纵动作？第十一章(11-1) 提高Z-8直升机飞行速度的措施之一，是将其旋翼桨尖处改为高速翼型。为研究旋翼桨尖对其性能的影响，拟在试验段截面积为68米的风洞中进行吹风试验，(11-2) 试对比风洞试验段的扩张锥角与扩压段的扩张锥角，二者的作用及大小有何不同？(11-3) 利用模型旋翼试验台及风洞，可以进行哪些空气动力学方面的试验研究？(11-4) 对于下列两种不同的研究项目A、前飞时有旋翼气流干扰情况情况下的废阻力；B、前飞时旋翼桨叶的动载荷在设计模型及试验台时，各应从下列十项中选择哪几种？（1）纯气动相似模型旋翼（2）气动弹性相似的模型旋翼（3）简化的机身模型（4）详尽的机身模

20、型（5）旋翼自转及刹车机构（6）机身静力天平（7）旋翼静力天平（8）集流环及动态测试设备（9）载荷监控（安全）系统（10）数据适时处理系统第十二章(12-1) 某直升机重G=1600公斤，重心在旋翼轴线上，桨毂重心距重心的高度y=1.5米， 挥舞铰外伸量=0.2米，挥舞调节系数K=0，悬停时锥度角0=60。为使直升机由悬停转入前飞，驾驶员前推驾驶杆。若驾驶杆把手每移动1厘米使桨盘倾斜1=0.50求此时旋翼的操纵功效,此处为驾驶杆位移，单位为厘米，Mz为俯仰力矩，单位为公斤米。 (12-2) 关于平尾对纵向稳定性的作用的填充题 角位移 水平尾面对直升机的俯仰 提供 ，因而有助于改善 角速度 直升

21、机的 稳定性，而且对平尾的有效性随着飞行速度的增加而（ ）(12-3) 增大旋翼的挥舞铰外伸量，对直升机的俯仰及滚转操纵性和稳定性的影响是（在下表中选择正确答案）：增大减小不变操纵力矩速度静稳定性迎角静不稳性角速度阻尼操纵灵敏度相应时间常数(12-4) 直升机悬停时，如果驾驶员不慎将驾驶杆向右偏斜，待他感到直升机已发生滚转时立即将驾驶杆扳回中立位置并保持不动，试问 a) 然后直升机在横一航向将会作怎样的运动？画出其滚转角侧移距离Z和偏航角随时间的变化（上述三个参数按同一时间坐标轴画出） b) 在垂直方向及俯仰方向是否会有运动？为什么？(12-5) Y-2直升机在悬停时，R=187米/秒，=0.0435，求此直升机上升的操纵灵敏度（增加10所得到的稳态值）及时间常数。附表：国产直升机的常用数据机型Y-2Z-5Z-8Z-9正常重量12007250110003800发动机的最大持续功率N（马力）2601700312742586旋翼直径D（米）102118.911.93旋翼转速n（转/分）358178207（悬停）212（巡航）349桨叶片数3464桨叶宽度b7(米)0.2560.550.540.385实度0.04890.06670.10910.0824桨叶扭度（度）-5-5.5-8-10 （本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。请预览后才下载，期待您的好评与关注！）