直升机空气动力学-第0章ppt课件.ppt

直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室 唐正飞唐正飞直升机空气动力学直升机空气动力学绪 论直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室一、课程介绍一、课程介绍主要内容：主要内容：滑流、叶素和涡流理论。滑流、叶素和涡流理论。参考资料：参考资料：1 1 王适存王适存: :直升机空气动力学直升机空气动力学2 2 J.Gordon Leishman:Principles of Helicopter Aerodynamics直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室二二 基本知识基本知识 直升机空气动力学是阐明直升机（主要直升机空气动力学是阐明直升机（主要是它的旋翼）与周围空气相互的空气动力现是它的旋翼）与周围空气相互的空气动力现象、研究直升机在不同飞行状态下的气动载象、研究直升机在不同飞行状态下的气动载荷、估算直升机的飞行性能和分析直升机的荷、估算直升机的飞行性能和分析直升机的飞行品质的一门科学，从而有助于直升机及飞行品质的一门科学，从而有助于直升机及其旋翼的设计其旋翼的设计。直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室1 1、直升机的发展直升机的发展 竹蜻蜓达竹蜻蜓达芬奇旋翼设想（画）西芬奇旋翼设想（画）西尔瓦西科斯基尔瓦西科斯基VS-300(R-4)(1942)VS-300(R-4)(1942)贝尔的贝尔的贝尔贝尔-47(1946)-47(1946)，完成直升机的发明、制造和使用。，完成直升机的发明、制造和使用。 其后，直升机向多用途、多形式等方向发展。其后，直升机向多用途、多形式等方向发展。数量和技术不断提高，当今世界拥有数万架直升数量和技术不断提高，当今世界拥有数万架直升机，速度达机，速度达350KM/H350KM/H，重量达，重量达100T100T以上。以上。直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室三三 直升机简述直升机简述1 1、直升机概念、直升机概念 2 2、直升机结构、直升机结构3 3、直升机分类、直升机分类4 4、直升机用途、直升机用途5 5、直升机发展、直升机发展 6 6、各国直升机简介、各国直升机简介 直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室1 1、直升机概念、直升机概念 （1）特征：旋翼作为升力主要来源特征：旋翼作为升力主要来源 垂直起落、空中悬停垂直起落、空中悬停直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室1 1、直升机概念、直升机概念 （2）直升机与旋翼机和垂直起落飞机的区别直升机与旋翼机和垂直起落飞机的区别旋翼机旋翼机垂直起落飞机垂直起落飞机直升机直升机直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室1 1、直升机概念、直升机概念 （3）直升机、直升飞机、飞机直升机、直升飞机、飞机直升机直升机直升飞机直升飞机直升机直升机飞机飞机直升机是一种直升机是一种特殊的飞行器特殊的飞行器直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室2 2、直升机结构、直升机结构（1 1）、）、旋翼旋翼（2 2）、）、尾桨尾桨（3 3）、）、机身机身（4 4）、）、起落架起落架（5 5）、）、发动机发动机（6 6）、操纵机构操纵机构直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室3 3、直升机分类、直升机分类（1 1）、）、按重量分类按重量分类轻型轻型多用途型多用途型中型运输中型运输重型重型直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室3 3、直升机分类、直升机分类（2 2）、）、按结构形式分类按结构形式分类单旋翼单旋翼共轴式双旋翼共轴式双旋翼纵列式双旋翼纵列式双旋翼横列式双旋翼横列式双旋翼倾转式双旋翼倾转式双旋翼直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室4 4、直升机用途、直升机用途（1 1） 军用军用 武装攻击、反潜、战场救生、联络、巡逻、武装攻击、反潜、战场救生、联络、巡逻、运输、空降侦察等运输、空降侦察等（2 2） 民用民用 救护、救灾、地质勘探、森林防护、设备吊救护、救灾、地质勘探、森林防护、设备吊装、灭虫等装、灭虫等直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室5 5、直升机发展、直升机发展直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室四四 旋翼一般概念旋翼一般概念1 1、旋翼结构、旋翼结构2 2、旋翼分类、旋翼分类3 3、旋翼作用、旋翼作用4 4、旋翼参数、旋翼参数5 5、旋翼气动环境、旋翼气动环境6 6、直升机空气动力学简介、直升机空气动力学简介 直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室1 1、旋翼结构、旋翼结构旋翼由桨叶、桨毂、旋翼由桨叶、桨毂、铰链、桨轴等部件构成铰链、桨轴等部件构成直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室2 2、旋翼分类、旋翼分类旋翼一般分：跷跷板式、旋翼一般分：跷跷板式、铰接式、无铰式、轴承式等铰接式、无铰式、轴承式等桨叶片数有：双叶（延安二号）、三叶（直十一）、桨叶片数有：双叶（延安二号）、三叶（直十一）、四叶（直九）、五叶（直八）等四叶（直九）、五叶（直八）等直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室3 3、旋翼作用、旋翼作用产生向上的力以克服机重产生向上的力以克服机重产生向前的水平分力使直升机向前产生向前的水平分力使直升机向前产生其它分力及力矩保持直升机平衡或进行机动产生其它分力及力矩保持直升机平衡或进行机动飞行飞行若发动机空中停车，能自转产生升力，确保安全若发动机空中停车，能自转产生升力，确保安全着落着落直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室4 4、旋翼参数、旋翼参数旋翼直径（旋翼直径（D D）和半径（）和半径（R R）旋翼旋转时，叶尖所划圆圈的旋翼旋转时，叶尖所划圆圈的直径称旋翼直径。直径称旋翼直径。旋翼直径一般在旋翼直径一般在7 73535米之间。米之间。特征剖面半径：特征剖面半径：r r7 70.7R0.7R直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室4 4、旋翼参数（续）、旋翼参数（续）桨叶宽度（桨叶宽度（b b）桨叶剖面的弦长称为桨叶宽度桨叶剖面的弦长称为桨叶宽度对非矩形桨叶，用根梢比来表示对非矩形桨叶，用根梢比来表示桨叶宽度的变化：桨叶宽度的变化： ycycb b0 0/b/b1 111直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室4 4、旋翼参数（续）、旋翼参数（续）旋翼实度（旋翼实度（）各片桨叶实占面积与整个桨盘面积之比：各片桨叶实占面积与整个桨盘面积之比： 的数值在的数值在 0.040.110.040.11 之间。之间。RRRbdrkbkbpjR720直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室4 4、旋翼参数（续）、旋翼参数（续）桨叶剖面安装角（桨叶剖面安装角（ ）和桨叶扭度（）和桨叶扭度（ ）安装角定义：翼型弦线相对于安装角定义：翼型弦线相对于 构造旋转平面之倾角。构造旋转平面之倾角。扭度定义：叶尖安装角与扭度定义：叶尖安装角与 叶根安装角之差。叶根安装角之差。通常在通常在5 5o o1010o o之间。之间。任意半径处的安装角等于：任意半径处的安装角等于：01) 1(10RrRr)7 . 0(7Rr直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室4 4、旋翼参数（续）、旋翼参数（续）桨距（桨距（ ） 桨距定义：特征剖面处的安装角。桨距定义：特征剖面处的安装角。 总距：旋翼各片桨叶的平均桨距。总距：旋翼各片桨叶的平均桨距。旋翼转速（旋翼转速（n n）和角速度（）和角速度（）叶尖速度在叶尖速度在180180220220米秒，即叶尖米秒，即叶尖MM数数0.550.60.550.6。 730n直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室4 4、旋翼参数（续）、旋翼参数（续）旋翼参数的无因次化旋翼参数的无因次化 桨叶剖面所在的相对半径：桨叶剖面所在的相对半径： 桨叶的相对宽度：桨叶的相对宽度： 旋翼运动的无因次化速度：旋翼运动的无因次化速度： 拉力系数：拉力系数： 扭矩系数：扭矩系数： Rrr/Rbb/RVV/002222/RRTCTRRRPRRRMmkk22222222/直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室五、直升机空气动力学简介五、直升机空气动力学简介直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学特点：复杂性直升机空气动力学特点：复杂性与航天比较与航天比较高速高速在大气层中时间短在大气层中时间短低速低速一直在大气层中工作一直在大气层中工作干扰大、气动环境复杂、控制难干扰大、气动环境复杂、控制难直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室与固定翼飞机比较与固定翼飞机比较高速高速气动环境均匀、准定常气动环境均匀、准定常低速低速气动环境不均匀、非定常气动环境不均匀、非定常直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室桨叶的相对速度桨叶的相对速度（大小和方向）沿（大小和方向）沿半径各不相同桨叶半径各不相同桨叶的迎角沿半径和方的迎角沿半径和方位各不相同位各不相同旋翼桨叶气动环境分析旋翼桨叶气动环境分析直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室桨叶相对气流速度（大小与方向）桨叶相对气流速度（大小与方向）旋翼桨叶气动环境分析旋翼桨叶气动环境分析直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室桨叶迎角分布（半径与方位角）桨叶迎角分布（半径与方位角）旋翼气动环境分析旋翼气动环境分析直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室挥舞铰、摆振铰、变距轴挥舞铰、摆振铰、变距轴直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室基本问题基本问题动态失速动态失速旋翼旋翼/ /机身干扰机身干扰旋翼桨旋翼桨/ /涡干扰涡干扰跨音速流跨音速流旋翼旋翼/ /尾桨尾桨/ /尾面尾面干扰等干扰等直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室运动的复杂性运动的复杂性：直升机的运动有整体前飞、旋翼：直升机的运动有整体前飞、旋翼旋转、桨叶挥舞、摆振、变距等。旋转、桨叶挥舞、摆振、变距等。气动干扰气动干扰：旋翼机身、旋翼尾桨、旋翼平：旋翼机身、旋翼尾桨、旋翼平尾、旋翼挂架等。尾、旋翼挂架等。这些运动、干扰造成直升机空气动力学强烈的这些运动、干扰造成直升机空气动力学强烈的非非定常、非线性定常、非线性。直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室 实例实例直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学的复杂性（续）直升机空气动力学的复杂性（续）直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室直升机空气动力学的研究方法直升机空气动力学的研究方法动量（滑流）、叶素、涡流理论；动量（滑流）、叶素、涡流理论；计算流体动力学（计算流体动力学（CFDCFD）；）；试验方法。试验方法。直升机空气动力学直升机空气动力学 绪论绪论旋翼动力学国防科技重点实验室旋翼动力学国防科技重点实验室