南航直升机空气动力学习题集.docx

直升机空气动力学习题集绪论（O-I）试汁算Z-8直升机的旋翼实度0、桨尖速度QR和海平而标准大气条件下的桨尖M数。（0-2）Z-9直升机的旋翼桨叶为线性负扭转。试画出以桨距二H作悬停飞行的桨叶上r=（0.291.0）一段的剖面安装角0（；）分布。（0-3）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。（）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）假泄Y-2直升机在某飞行状态下，旋翼拉力"1200公斤，试计算其G值。（海平而标准大气）第一章论证在垂直上升状态旋翼的滑流形状是图（八）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K二0.92: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）求在海平而标准大气条件下悬停时的诱导功率、相对效率和直升机的单位马力载荷；c）若以VO=（1/3）vi。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%,除增大桨距外保持英他条件及型阻功率不变，那么英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）试根据巾）的左义导出与桨盘载荷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，哪种情况下久更大些？第二章（2-1）某翼型的a-1.2,Cw=-0.02,=0.238,试将正确数据填入下表中的空格。迎角aC.CmF-1.2°0°T（2-2）如果把桨叶的变距操纵轴定在桨叶剖而的中点，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直升机在海平而标准大气压条件下悬停时，总距09:假左桨盘处诱导速度均匀分布，且取JE二0.92,求桨叶特征剖面&二0.7）处的单位长度上的升力载荷（dydr）。（中间结果丫八二8.15ms）（2-5）利用叶素理论汁算Y-2直升机以y二2.7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K二0.92,行£0,J二1.18,K-0.96,海平面标准大气条件，中间结果C=0.00696）（2-6）如果要求儒式桨叶的剖而升力系数为常数，那么桨叶的平而形状（宽度沿半径的变化规律）应是怎样的？（2-7）试根据滑流-叶素组合理论汁算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（=（）,英诱导速度分布怎样？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K二1）。第三章（3-1）用涡系来代表旋翼，两者在什么方而的作用是等价的？（3-2）示意地画出儒氏桨在悬停状态下桨盘平而处的轴向、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O二9若取K二0.92,a）求缩减系数B:（中间结果y,=0.0435）;b）此时桨叶的环量TQ）和实际迎角aX）沿桨叶的分布；c）旋翼的拉力修正系数Kr和诱导速度修正系数具。（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NACA0012垂直爬升时的当量阻力而积LCXS=I4.6米;旋翼转速207转/分功率传递系数©二0.84发动机三台透默InC发动机2.三台透默H【C发动机最大连续状态功率曲线。根部ro=l.895米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（7"0.012,i+算时建议取J-I-18）第五章(5-1)Z-9直升机巡航速度VO二250公里/小时，作水平飞行，此时旋翼迎角。二-5。,求旋翼的前进比口、流入比和旋翼反流区而积。(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。假泄悬停时桨叶升力分布如图所示的三角形分布，求旋翼的锥度角a”(5-4)某直升机的旋翼为右旋式(前进桨叶在右侧)，当该机在地而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a。二6。,ai=-3o,b产1。，a)写出挥舞角B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)Pmax和Bmin二者所在方位角之差巾二？(5-6)试导出偏置铁式旋翼的挥舞运动微分方程应为课本(5-13)式。式中£二?(5-7)关于无跤旋翼的是非题：a)无狡旋翼因没有挥舞狡，所以桨叶没有挥舞运动。()b)无狡旋翼因没有摆振狡，所以桨叶没有摆振运动。()c)在无狡旋翼的等效钱(当量狡)处弯矩等于零。()d)无狡旋翼的一阶挥舞运动的固有角频率等于旋转角频率Q。()(5-8)Y-2直升机的旋翼桨叶每片重Gye二36公斤，质虽均匀分布。在某飞行状态下a。二0.1弧度,a,=0.06弧度,"0.03弧度。如果没有摆振较，在“二270。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)某一中心狡式直升机在地而试车时，若操纵驾驶杆使旋翼桨距变化为AO=OcCOS血+0sSIN2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二1),试讨论其原因。弟八早（6-1）某旋翼在风洞中作吹风实验。已知风洞的风速VO二30米/秒，旋翼迎角a。=/。,在后方远处测得滑流速度V-31.6米/秒，下洗角£=10.8。求桨盘处的诱导速度W及滑流下洗角£（6-2）Y-2直升机在H二1000米高空作水平飞行，飞行速度Vo-90公里/小时，桨盘迎角Q二-7.5°。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V。作水平飞行，桨盘迎角为（-QO,旋翼拉力系数为Cto假泄滑流速度近似地等于V。值，仅是方向偏转了一个下洗角5,求证f=sin-'WCOST）L2V；J（6-4）如果以VFW作垂直下降（ap90。），则由课本（6-23）式会得到什么结果？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）旋靴的诱导功率（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）假泄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bl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bl（实线所示）不同。（7-4）某直升机的旋翼轴前倾5。当该机以V。二140公里/小时作水平飞行时，机身姿态恰好水平，且桨尖平而恰好垂直于旋翼轴。求此时的周期变距操纵呈：（）及（）：（有关参数为:QR二210米/秒，CfO.012,o=0.07,桨叶洛克数y=4,旋翼中心跤式且挥舞调节系数K=0,K二0.92,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Cf（1/2）o试做验证计算。（7-6）某直升机在悬停时旋翼锥角度为，桨叶后摆角为e。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。（假泄无周期变距操纵）悬停原地滚转X（Vo=O）aoa1bieoeoeifl第八章（8-1）已知桨叶附着涡的环量为正（“）七益W心叩试求桨叶转过一个微小角度巾过程中所逸出的脱体涡的环量和沿桨叶展向Ar段所逸出尾随涡的环量O（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bl=O1,以桨距O,二10。、桨盘迎角a=0°在风洞中作"二0.2的吹风试验。假左桨盘处的诱导速度分布为（r,p）=0.03（1+2prCosW）a）试求英桨叶环量分布正（7印）及桨叶在横向位置（巾二90。及270。）时的升力载荷分布dr,此处dy=dy/卜/20衣b）若螺旋桨中心装一挥舞钱，在上述状态下产生ao=0,a»0-06,bt=O.02的挥舞，试求此时在横向位苣的桨叶上的气动载荷分布石/不。C）将上述两种载荷分布画在同一图上并进行比较，说明宜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Vo=280公里/小时用M-15°作水平飞行，已知桨叶无翼型部分M）=0.28,假定KR98,翼型最大升力系数Cg1-47,试检查是否超过失速界限。（8-4）若桨叶环量分布如（8-1）题，且拉力修正系数龙义为K=3x07山：仔即由试导出K丁与U的关系式。第九章（9-1）某直升机重量为GhOOO公斤，旋翼直径D=21米，旋翼转速n二180转/分,实度。=0.051。在高度H-100O米以巡航速度Vo-120公里/小时平飞，若近似地取U二V。，废阻系数SC5=°°*且已知旋翼轴前倾角6=5,求a）废阻力和废阻功率b）旋翼迎角QC）机身迎角并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QR二200米/秒，二-15。旋翼翼型为NACAOO12（其最大升力系数C=1.26）,VzVmaXa）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:C,(;¥)=O0.7x1?Jf4t_0.7-/r+*sm-试计算此时的C（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及最小平飞嫂度Vmin,b）找出相对于航时般久及航程般远的平飞速度V时V加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弱要滑翔距倒孱可能远应该以多大速度下清？（9-1）某直升机