直升機(jī)前飛性能計(jì)算

直升機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)航空宇航學(xué)院第九章直升機(jī)的前飛性能1、引言2、力的平衡方程和旋翼迎角3、廢阻力4、需用功率5、功率限制的平飛極限速度6、氣流分離和激波對(duì)最大飛行速度的限制7、爬升性能8、續(xù)航性能9、自轉(zhuǎn)性能本章內(nèi)容第九章直升機(jī)的前飛性能第一節(jié)引言一、前飛性能計(jì)算內(nèi)容及方法1 計(jì)算內(nèi)容：根據(jù)直升機(jī)的構(gòu)造參數(shù)、旋翼運(yùn)動(dòng)參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)性能來(lái)確定:平飛速度范圍斜向爬升性能最大航程和航時(shí)使用升限自轉(zhuǎn)下滑性能。第九章直升機(jī)的前飛性能第一節(jié)引言（續(xù)）一、前飛性能計(jì)算內(nèi)容及方法2 計(jì)算方法：功率法 即在力和力矩平衡的條件下，旋翼需用功率和發(fā)動(dòng)機(jī)輸給旋翼的可用功率相等。二、前飛與垂直飛行性能計(jì)算的差異首先使廢阻功率對(duì)前飛性能有重要影響；飛行速度不僅受可用功率影響，還受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、 槳葉上發(fā)生氣流分離和空氣壓縮性的影響。第九章直升機(jī)的前飛性能第一節(jié)引言（續(xù)）三、前飛需用功率的組成旋翼的型阻功率；旋翼的誘導(dǎo)功率；直升機(jī)的廢組功率；尾槳需用功率；其它需用功率。第九章直升機(jī)的前飛性能第二節(jié)直升機(jī)需用功率的計(jì)算一旋翼型阻功率的計(jì)算第九章直升機(jī)的前飛性能式中KP0

為懸停時(shí)型阻功率修正系數(shù)，其值在1.05～1.10，對(duì)光滑平面取小值。Cx7可通過(guò)Cx7與Cy7的極線求出。第九章直升機(jī)的前飛性能而KT0為旋翼拉力修正系數(shù)，對(duì)－

8o，KT0取小值。式中CT為：或已知飛機(jī)重量G時(shí)：二旋翼誘導(dǎo)功率的計(jì)算第九章直升機(jī)的前飛性能式中J0

為懸停時(shí)誘導(dǎo)功率修正系數(shù)，其值在1.05～1.10，對(duì)－

<＝5°取小值。三直升機(jī)廢阻功率的計(jì)算第九章直升機(jī)的前飛性能式中Cx和S為直升機(jī)上各迎風(fēng)構(gòu)件的阻力系數(shù)及迎風(fēng)面積。其工程估算方法如下：廢組功率等于廢阻力與前飛速度的乘積：式中阻力Q為：1、流線型部件的阻力第九章直升機(jī)的前飛性能式中：Cf

為平板紊流附面層的摩擦阻力系數(shù)，與Re和表面粗糙度有關(guān)。如圖示。d為圓形機(jī)身的直徑，l為有效長(zhǎng)度，Ck表示迎風(fēng)剖面形狀的影響，剖面為圓形時(shí)取為0，非圓則取0.05。Ic為相互干擾，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。也可取大于1.2的值。對(duì)于尾面、短翼等，k3取值如下圖示。第九章直升機(jī)的前飛性能2、起落架的阻力Ic為干擾系數(shù)，可取為1.25。Cd為壓差阻力系數(shù)，迎風(fēng)平板取1.20，柱形構(gòu)件取0.3～0.5，機(jī)輪取0.3。第九章直升機(jī)的前飛性能第九章直升機(jī)的前飛性能3、槳轂的阻力槳轂的阻力占全機(jī)廢阻的四分之一，可根據(jù)右圖確定。尾槳轂的阻力約為旋翼槳轂的四分之一左右。4、其他廢阻力機(jī)體上的突出物，如天線、航標(biāo)燈等；流經(jīng)各個(gè)散熱器、減速器、發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻用空氣流的動(dòng)量損失等。第九章直升機(jī)的前飛性能四、尾槳需用功率第九章直升機(jī)的前飛性能尾槳的需用功率包括兩部分，一部分是型阻功率，另一部分為誘導(dǎo)功率，它們的計(jì)算方法與計(jì)算旋翼的型阻和誘導(dǎo)功率的方法相同。不過(guò)，對(duì)涵道尾槳，有專門(mén)的計(jì)算公式，具體計(jì)算時(shí)請(qǐng)參照相關(guān)資料。第三節(jié)力的平衡方程和旋翼迎角一、力的平衡方程式中：把力的平衡方程寫(xiě)成系數(shù)形式：第九章直升機(jī)的前飛性能二、旋翼迎角方程把力的平衡方程分別乘cosθ

和sinθ，消去重力系數(shù)：第九章直升機(jī)的前飛性能當(dāng)直升機(jī)水平飛行時(shí)，θ＝0，于是：第九章直升機(jī)的前飛性能第四節(jié)需用功率一、表達(dá)式物理意義：廢阻功率系數(shù)和爬高功率系數(shù)。波阻功率系數(shù)：第九章直升機(jī)的前飛性能平飛需用功率表達(dá)式：平飛需用功率隨前飛速度的變化趨勢(shì)。第九章直升機(jī)的前飛性能第五節(jié)功率限制的平飛極限速度平飛極限速度：發(fā)動(dòng)機(jī)可用功率與平飛需用功率曲線的交點(diǎn)。如圖示。第九章直升機(jī)的前飛性能平飛需用功率與極限速度計(jì)算流程圖：第九章直升機(jī)的前飛性能第六節(jié)氣流分離和激波對(duì)最大飛行速度的限制風(fēng)洞試驗(yàn)失速限制圖：槳葉失速限制與結(jié)構(gòu)疲勞限制第九章直升機(jī)的前飛性能與氣流分離確定的最大升力限制的平飛速度邊界：激波限制的平飛速度邊界：第九章直升機(jī)的前飛性能第九章直升機(jī)的前飛性能與氣流分離、激波和功率限制的平飛速度邊界：第七節(jié)爬升性能爬升速度：理論升限與實(shí)用升限：第九章直升機(jī)的前飛性能最大剩余功率的計(jì)算：斜向爬升、垂直爬升和平飛性能圖：第九章直升機(jī)的前飛性能第八節(jié)續(xù)航性能續(xù)航性能：指續(xù)航時(shí)間和航程。由可用燃油量與耗油率確定。第九章直升機(jī)的前飛性能第九節(jié)自轉(zhuǎn)性能自轉(zhuǎn)狀態(tài)：

發(fā)動(dòng)機(jī)不供給功率，旋翼從直升機(jī)下降時(shí)的相對(duì)來(lái)流中獲取能量，以抵償自身的型阻功率、誘導(dǎo)功率及廢阻功率。保持穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)