目錄
叢書序
序
前言
符號(hào)表
第1章緒論 1
1.1 引言 1
1.2 直升機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史 2
1.2.1 古代起源 2
1.2.2 18 世紀(jì)的模型探索——科學(xué)的探索手段 3
1.2.3 19 世紀(jì)的探索——?jiǎng)恿εc飛行原理 3
1.2.4 20 世紀(jì)初的探索——實(shí)用化飛行 4
1.2.5 推廣與發(fā)展 6
1.3 直升機(jī)的分類 6
1.3.1 根據(jù)用途分類 6
1.3.2 根據(jù)構(gòu)型分類 8
1.3.3 其他分類 9
1.4 直升機(jī)技術(shù)發(fā)展劃代 9
1.4.1 第一代直升機(jī) 10
1.4.2 第二代直升機(jī) 10
1.4.3 第三代直升機(jī) 11
1.4.4 第四代直升機(jī) 12
1.5 直升機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 12
1.5.1 常規(guī)構(gòu)型直升機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 12
1.5.2 新構(gòu)型與特殊用途旋翼飛行器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 13
1.6 直升機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)研究?jī)?nèi)容概述 17
1.7 習(xí)題 19
第2章直升機(jī)旋翼的工作原理.20
2.1 引言 20
2.2 直升機(jī)的構(gòu)型特征 22
2.3 旋翼功能簡(jiǎn)介 28
2.4 旋翼的外形 30
2.4.1 半徑、直徑和面積.30
2.4.2 槳葉寬度和槳葉根梢比 30
2.4.3 槳葉翼型 31
2.4.4 槳葉剖面安裝角和槳葉扭度 32
2.5 旋翼工作環(huán)境 33
2.6 旋翼的運(yùn)動(dòng) 34
2.6.1 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 35
2.6.2 揮舞運(yùn)動(dòng) 35
2.6.3 擺振運(yùn)動(dòng) 37
2.6.4 變距運(yùn)動(dòng) 37
2.7 旋翼操縱原理簡(jiǎn)介 37
2.7.1 操縱拉力大小 37
2.7.2 操縱拉力方向 38
2.8 旋翼量綱一的參數(shù) 39
2.9 習(xí)題 40
第3章旋翼滑流理論 42
3.1 引言 42
3.2 基本介紹 42
3.2.1 分析基礎(chǔ) 42
3.2.2 垂直飛行 45
3.2.3 前飛 47
3.3 誘導(dǎo)速度 52
3.3.1 懸停和垂直飛行的誘導(dǎo)速度 52
3.3.2 前飛時(shí)誘導(dǎo)速度 55
3.4 垂直飛行時(shí)氣動(dòng)力計(jì)算 57
3.4.1 拉力公式和功率公式.57
3.4.2 旋翼的效率 57
3.4.3 旋翼懸停時(shí)的效率 59
3.5 前飛時(shí)氣動(dòng)力計(jì)算 61
3.5.1 拉力公式和功率公式 61
3.5.2 前飛升阻比 63
3.6 其他考慮因素 63
3.7 習(xí)題 64
第4章旋翼翼型空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 65
4.1 引言 65
4.2 翼型基本參數(shù) 65
4.2.1 幾何弦長(zhǎng) 65
4.2.2 翼型無(wú)量綱坐標(biāo) 66
4.2.3 厚度 66
4.2.4 彎度 66
4.3 翼型空氣動(dòng)力及力矩 67
4.4 翼型靜態(tài)氣動(dòng)特性 70
4.4.1 翼型升力特性 70
4.4.2 翼型力矩特性 71
4.4.3 翼型阻力特性與極曲線 71
4.4.4 雷諾數(shù)和馬赫數(shù)的影響 72
4.5 翼型動(dòng)態(tài)氣動(dòng)特性 74
4.6 旋翼專用翼型 76
4.7 習(xí)題 78
第5章槳葉運(yùn)動(dòng)與葉素理論 79
5.1 引言 79
5.2 槳葉剖面的工作環(huán)境 79
5.2.1 垂直飛行狀態(tài) 80
5.2.2 前飛狀態(tài) 81
5.3 旋翼的揮舞運(yùn)動(dòng) 85
5.3.1 揮舞運(yùn)動(dòng)起因 85
5.3.2 揮舞運(yùn)動(dòng)方程 90
5.4 旋翼操縱原理 93
5.5 旋翼的空氣動(dòng)力特性 96
5.5.1 垂直飛行狀態(tài) 96
5.5.2 前飛狀態(tài) 100
5.5.3 揮舞運(yùn)動(dòng)系數(shù) 107
5.6 入流模型 110
5.6.1 垂直飛行狀態(tài) 110
5.6.2 前飛狀態(tài) 112
5.7 習(xí)題 115
第6章旋翼渦流理論 117
6.1 引言 117
6.2 經(jīng)典渦流理論117
6.2.1 畢奧–薩伐爾定律 118
6.2.2 軸流狀態(tài) 118
6.2.3 前飛狀態(tài) 121
6.3 尾跡分析方法概述 122
6.3.1 槳葉附著渦系模型 123
6.3.2 尾跡渦系模型 123
6.3.3 尾跡方法的環(huán)量求解 124
6.3.4 尾跡方法的控制方程 126
6.3.5 固定尾跡 127
6.4 半經(jīng)驗(yàn)方法——預(yù)定尾跡模型 128
6.4.1 懸停預(yù)定尾跡模型 128
6.4.2 前飛預(yù)定尾跡模型 129
6.5 現(xiàn)代尾跡分析方法——自由尾跡模型 130
6.5.1 穩(wěn)態(tài)松弛求解方法 130
6.5.2 時(shí)間精確方法 132
6.6 尾跡分析方法中的渦核模型 133
6.7 氣動(dòng)力求解 135
6.8 高分辨率渦方法 136
6.9 習(xí)題 137
第7章直升機(jī) CFD 方法導(dǎo)論 139
7.1 引言 139
7.2 直升機(jī)網(wǎng)格及其生成方法 140
7.2.1 網(wǎng)格生成方法 140
7.2.2 運(yùn)動(dòng)嵌套網(wǎng)格方法 142
7.3 計(jì)算流體力學(xué)的控制方程 144
7.3.1 前飛狀態(tài)旋翼非定常流場(chǎng)控制方程 144
7.3.2 垂直飛行狀態(tài)旋翼流場(chǎng)控制方程 145
7.4 流場(chǎng)控制方程的數(shù)值求解 146
7.4.1 空間離散 146
7.4.2 時(shí)間離散 148
7.4.3 湍流模型 149
7.4.4 邊界條件 150
7.5 直升機(jī) CFD 方法的應(yīng)用 152
7.5.1 旋翼翼型氣動(dòng)特性模擬 152
7.5.2 旋翼流場(chǎng)及氣動(dòng)特性模擬 153
7.6 習(xí)題 157
第8章直升機(jī)氣動(dòng)噪聲基礎(chǔ) 158
8.1 引言 158
8.2 旋翼氣動(dòng)噪聲計(jì)算理論.158
8.2.1 萊特希爾聲學(xué)類比理論 158
8.2.2 �？怂埂ね�廉姆斯-霍金斯方程 162
8.2.3 旋翼噪聲計(jì)算公式 164
8.2.4 基本聲學(xué)量 166
8.3 直升機(jī)氣動(dòng)噪聲分類 167
8.3.1 直升機(jī)噪聲水平 167
8.3.2 外部噪聲構(gòu)成 168
8.3.3 旋翼噪聲分類 169
8.4 直升機(jī)氣動(dòng)噪聲發(fā)聲原理 169
8.4.1 旋轉(zhuǎn)噪聲 169
8.4.2 寬頻噪聲 173
8.4.3 槳/渦干擾噪聲 175
8.4.4 高速脈沖噪聲 181
8.5 習(xí)題 185
第9章直升機(jī)飛行性能計(jì)算 186
9.1 引言 186
9.2 力平衡關(guān)系 186
9.2.1 垂直飛行過(guò)程中力的平衡關(guān)系 186
9.2.2 常規(guī)飛行過(guò)程中力的平衡關(guān)系 188
9.3 直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)特性 193
9.3.1 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的特性 195
9.3.2 渦輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的特性 197
9.4 功率平衡關(guān)系198
9.4.1 垂直飛行過(guò)程中的功率平衡關(guān)系 198
9.4.2 前飛過(guò)程中的功率平衡關(guān)系 199
9.5 垂直上升性能 201
9.6 水平飛行速度限制 202
9.6.1 功率約束下的水平飛行速度 202
9.6.2 失速和激波對(duì)最大飛行速度的限制 204
9.7 爬升性能計(jì)算207
9.8 續(xù)航性能計(jì)算209
9.9 自轉(zhuǎn)性能計(jì)算211
9.10 電動(dòng)直升機(jī) 212
9.11 習(xí)題.215
第10章直升機(jī)特殊飛行狀態(tài) 216
10.1 引言 216
10.2 地面效應(yīng) 216
10.3 沙盲 219
10.4 著艦 221
10.5 渦環(huán)狀態(tài) 222
10.6 自轉(zhuǎn)飛行 227
10.7 機(jī)動(dòng)飛行 232
10.8 習(xí)題 235
第11章直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì) 236
11.1 引言 236
11.2 旋翼槳葉氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 236
11.2.1 旋翼翼型設(shè)計(jì)原理 237
11.2.2 槳葉三維外形設(shè)計(jì)原則 238
11.2.3 槳尖外形設(shè)計(jì)原則 238
11.2.4 旋翼槳葉氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)通用方法 240
11.3 旋翼直徑的初步設(shè)計(jì) 241
11.4 茹氏旋翼及扭轉(zhuǎn)設(shè)計(jì) 243
11.5 旋翼槳葉氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)案例 244
11.5.1 旋翼翼型靜態(tài)設(shè)計(jì) 244
11.5.2 旋翼翼型動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 246
11.5.3 常規(guī)旋翼槳葉外形設(shè)計(jì) 248
11.5.4 尾槳/涵道尾槳外形設(shè)計(jì) 250
11.5.5 高速共軸剛性旋翼槳葉外形設(shè)計(jì) 252
11.6 主動(dòng)控制技術(shù) 253
11.6.1 合成射流技術(shù) 253
11.6.2 后緣小翼技術(shù) 254
11.6.3 自適應(yīng)旋翼技術(shù) 255
11.6.4 單片槳葉控制 260
11.6.5 高階諧波控制 261
11.6.6 平面內(nèi)噪聲主動(dòng)控制 261
11.7 習(xí)題 262
第12章直升機(jī)氣動(dòng)與噪聲試驗(yàn) 263
12.1 旋翼試驗(yàn)的基本理論 263
12.1.1 相似理論 263
12.1.2 量綱分析 264
12.1.3 量綱分析法和相似準(zhǔn)則 265
12.1.4 相似準(zhǔn)則的物理意義 267
12.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵��?270
12.2.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆诸?270
12.2.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷南嗨菩砸��?271
12.3 風(fēng)洞和試驗(yàn)設(shè)備 272
12.3.1 低速風(fēng)洞 273
12.3.2 常用風(fēng)洞 275
12.3.3 直升機(jī)旋翼試驗(yàn)臺(tái) 275
12.3.4 測(cè)力天平 276
12.4 旋翼性能試驗(yàn) 278
12.4.1 雷諾數(shù)修正 278
12.4.2 懸停試驗(yàn) 279
12.4.3 前飛試驗(yàn) 280
12.5 組合模型風(fēng)洞試驗(yàn) 281
12.5.1 旋翼/機(jī)身組合模型風(fēng)洞試驗(yàn) 281
12.5.2 旋翼/機(jī)身/尾槳組合模型風(fēng)洞試驗(yàn) 282
12.6 旋翼氣動(dòng)噪聲試驗(yàn) 283
12.6.1 噪聲試驗(yàn)的相似性原理 283
12.6.2 消聲室 283
12.6.3 聲學(xué)風(fēng)洞試驗(yàn) 284
12.7 氣動(dòng)試驗(yàn)中的幾類常規(guī)試驗(yàn) 285
12.7.1 測(cè)力/測(cè)壓試驗(yàn)——旋翼槳葉氣動(dòng)載荷測(cè)量 285
12.7.2 測(cè)速試驗(yàn)——旋翼流場(chǎng)測(cè)量 286
12.7.3 旋翼姿態(tài)角及彈性變形測(cè)量試驗(yàn) 288
12.8 習(xí)題 289
參考文獻(xiàn) 290