旋翼升力的产生

2 1 旋翼升力的产生和变化 升力是空气动力，是支托直升机在空中飞行的力量。飞行员操纵直升机、改变飞行状态，通常是通过改变升力的大小及方向来完成的。因此，掌握升力的产生的原因及变化规律非常重要。 1 .1 升力产生的原因 研究升力和产生和变化，要根据桨叶翼型的流谱来定性地分析。翼型的流谱主要取决于翼型的形状和旋翼在气流中的相关位置，这个相关位置用桨叶迎角来表示。 1.1.1 迎角的概念 桨叶迎角是指桨叶翼弦与相对气流合速度的夹角，用“α”表示。如图 1 -所示。 图-1 桨叶迎角 迎角有正负之分。相对气流方向指向桨叶下表面时，迎角为正；相对气流方向反指向桨叶上表面时，迎角为负；相对气流方向与翼弦平行时，迎角为零。 1.1.2 升力产生的原因 翼型不同或迎角不同，则翼型的流谱也会不同。 现以空气流过具有一定正迎角的双凸形翼型为例，根据翼型流谱来定性地说明旋翼升力产生的原因。 如图-1 所示，空气流到翼型前缘后，分成上下两段，分别沿翼型上下表面流过。由于翼型有一定的正迎角，上表面较凸出，所以翼型上表面的 3 流线弯曲较大、流管变细；下表面流管变粗。根据一维定常流动的连续方程 P V A=m 秒(千克/秒) 和伯努利方程 P+1/2•ρV2＋Pgh=常数 可以得之，在翼型上表面，流管变细(A 减少)，则流速 V 就要加快，压力 P 减速少；下表面的流管粗，则流速减速慢，压力 P 增大。于是，翼型上下表面出现压力差。翼型上下表面出现压力差.翼型上下表面垂直于相对气流方向压力差的总和就是翼型的升力 (Y翼)。为了便于研究，规定升力的方向始终于相对气流的方向垂直。 1.2 升力公式 前面我们了解到了升力主生的原因，为了深入地研究旋翼的基本特性、还需要来定量地给升力一个公式。 图－2 叶素上的压力分布 现以单位展长的旋翼为例，来推导升力公式。假设迎角和翼型一定，则旋翼桨叶的流谱也一定。设桨叶前缘相对气流速度为 V、压力为 P、上下表面在 dx 截面处的相结气流速度度分别为 V上、V下，压力分别为 P上、P下。如图-2 所示。 根据伯努利方程有 上表面 P + 1/2•ρ V２= P上 + 1/2•ρ V上２ 则 △P上 = P上－P = 1/2•ρ V2(1-V2上/V2) （1） 4 下表面P + 1/2•ρV2 = P下 + 1/2•ρV下2 则 △P下 = P下－P = 1/2•ρV2(1-V下2/V2) （2） 在这里我们先引入一个压力系数p，它是指剩余压力与远前方气流动压的比值。设翼面某点的气流动压...