航空 发表于 2011-9-18 16:01:01

第三章 螺旋桨的空气动力

**** Hidden Message *****

航空 发表于 2011-9-18 16:01:44

<P>飞行原理/CAFUC<BR>螺旋桨的空气动力<BR>第三章<BR>第三章第2 页<BR>螺旋桨的拉力是活塞式飞机和涡轮螺旋桨飞机前进的<BR>动力。螺旋桨运作好坏直接影响拉力大小,而拉力大小又<BR>关系到飞机的飞行性能。<BR>本章着重分析螺旋桨空气动力的产生及其变化规律,<BR>介绍螺旋桨的功率、效率及负拉力、副作用等问题。<BR>第三章第3 页<BR>本章主要内容<BR>3.1 螺旋桨的拉力和旋转阻力<BR>3.2 螺旋桨拉力在飞行中的变化<BR>3.3 螺旋桨的有效功率和效率<BR>3.4 螺旋桨的副作用<BR>飞行原理/CAFUC<BR>飞行原理/CAFUC<BR>3.1 螺旋桨的拉力和旋转阻力<BR>第三章第5 页<BR>3.1.1 螺旋桨简介<BR>桨叶<BR>桨毂<BR>变距机构<BR>桨尖<BR>桨根<BR>后缘<BR>前缘<BR>① 螺旋桨的组成<BR>第三章第6 页<BR>② 桨叶平面形状<BR>桨叶的平面形状很多,<BR>使用较多的有三种:<BR>第三章第7 页<BR>R<BR>r<BR>螺旋桨直径D<BR>③ 桨叶基本参数<BR>螺旋桨半径R<BR>剖面半径r<BR>相对半径r/R<BR>桨弦b<BR>第三章第8 页<BR>α<BR>γ<BR>φ<BR>桨弦<BR>相对气<BR>流<BR>旋转面<BR>桨叶角φ:桨弦和旋转面之间的夹角<BR>桨叶迎角α:桨弦和入流(即相对气流)之间的夹角<BR>入流角γ:入流和旋转面之间的夹角<BR>③ 桨叶基本参数<BR>第三章第9 页<BR>④ 定距螺旋桨与变距螺旋桨<BR>桨叶角增大叫变高距或变大距。<BR>桨叶角减小叫变低距或变小距。<BR>现代飞机普遍使用自动变距螺旋桨。<BR>桨叶角不能改变的螺旋桨叫定距螺旋桨。<BR>桨叶角能够改变的螺旋桨叫变距螺旋桨。<BR>第三章第10页<BR>●TB200螺旋桨外观<BR>第三章第11页<BR>●Seminole 螺旋桨外观<BR>第三章第12页<BR>飞行中,螺旋桨是一面旋转一面前进的。螺<BR>旋桨剖面具有两个速度:一个是前进速度v,一个<BR>是圆周速度(切向速度)u。<BR>3.1.2 螺旋桨的运动<BR>右图为桨叶切<BR>面上某一点的运动<BR>轨迹<BR>第三章第13页<BR>① 相对进距λ<BR>( )<BR>2<BR>2<BR>tg v<BR>u<BR>v<BR>r n<BR>D<BR>r<BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR><BR> <BR>v<BR>nD<BR> <BR>u<BR>v<BR><BR><BR><BR>第三章第14页<BR>u<BR>v<BR><BR><BR><BR>  <BR>② 桨叶迎角α随桨叶角φ的变化<BR> 为常数时 <BR> 为常数时 <BR>第三章第15页<BR>③ 桨叶迎角α随飞行速度v的变化<BR>在桨叶角和转速不变的情况下,桨叶迎角随飞行速度<BR>增大而减小,当飞行速度增大到一定程度,桨叶迎角可<BR>能减小到零,甚至变为负值。<BR>第三章第16页<BR>④ 桨叶迎角α随切向速度u的变化<BR>在桨叶角和飞行速度不变<BR>的情况下,桨叶迎角随转速增<BR>大而增大,随转速减小而减<BR>小。<BR>第三章第17页<BR>⑤ 螺旋桨的几何扭转<BR>螺旋桨几何扭转的目的,是为了保持螺旋桨桨叶各<BR>剖面的桨叶迎角基本相等。<BR>下图为没有进行几何扭转的螺旋桨工作时的情况。<BR>第三章第18页<BR>●螺旋桨的几何扭转示意图<BR>第三章第19页<BR>●螺旋桨的几何扭转的效果<BR>下图为进行了几何扭转的螺旋桨,可以看到从<BR>桨根到桨尖,桨叶角逐渐减小,以保证各切面迎<BR>角大致相等。<BR>桨尖桨根<BR>第三章第20页<BR>●TB200螺旋桨的几何扭转<BR>第三章第21页<BR>3.1.3 螺旋桨拉力和旋转阻力的产生<BR>① 叶素的空气动力<BR>1 2<BR>R 2 dR  C  w ds<BR>CR叶素的空气动力系数<BR>ds叶素的面积<BR>第三章第22页<BR>1 2<BR>Y 2 1 2 dY  C  w ds<BR>X 2 dX  C  w ds<BR>② 桨叶的空气动力及其分布<BR>第三章第23页<BR>●旋转阻力矩<BR>螺旋桨各桨叶旋转阻力的作用点离桨轴有一段距<BR>离,其方向与桨叶的旋转方向相反,故形成阻碍螺旋<BR>桨旋转的力矩M阻。<BR>旋转阻力矩M阻通常由发动机输出的旋转力矩M扭<BR>来平衡。<BR>M阻&gt;M扭,螺旋桨转速将会降低<BR>M扭&lt;M扭,螺旋桨转速将会增加<BR>M扭=M扭,螺旋桨转速不变<BR>第三章第24页<BR>●飞行中螺旋桨所受力分析<BR>离心力<BR>阻力矩致弯曲力<BR>拉力<BR>第三章第25页<BR>本章主要内容<BR>3.1 螺旋桨的拉力和旋转阻力<BR>3.2 螺旋桨拉力在飞行中的变化<BR>3.3 螺旋桨的有效功率和效率<BR>3.4 螺旋桨的副作用<BR>飞行原理/CAFUC<BR>飞行原理/CAFUC<BR>3.2 螺旋桨拉力在飞行中的变化<BR>第三章第27页<BR>3.2 螺旋桨拉力在飞行中的变化<BR>螺旋桨的拉力是总空气动力的一个分力,拉力的<BR>大小不仅取决于总空气动力的大小,还取决于总空<BR>气动力的方向。<BR>总空气动力大小<BR>总空气动力方向<BR>桨叶迎角α<BR>桨叶切面合速度w<BR>合速度的方向<BR>性质角θ<BR>拉力大小<BR>第三章第28页<BR>●变距机构的分类<BR>人工变距机构,以变距杆为代表<BR>自动变距机构,以调速器为代表<BR>3.2.1 螺旋桨的变距<BR>●变距的目的<BR>人工变距,通过前推或后拉变距杆,改变桨叶角、桨<BR>叶迎角、旋转阻力的大小,从而调整转速快慢。<BR>自动变距,通过调速器自动调整桨叶角的大小,保持<BR>转速恒定不变。<BR>第三章第29页<BR>●变距机构<BR>第三章第30页<BR>●不同工况下的操作<BR> 油门杆<BR> 变距杆<BR> 混合比杆<BR>第三章第31页<BR>3.2.2 螺旋桨拉力随飞行速度的变化<BR>飞行速度增大,使得相对气流方向越发偏离旋转<BR>面,因此桨叶总空气动力R的方向也更加偏离桨轴。<BR>第三章第32页<BR>●螺旋桨飞机拉力随速度变化曲线<BR>螺旋桨拉力随速度的增大而逐步减小。<BR>第三章第33页<BR>3.2.3 螺旋桨拉力随油门位置的变化<BR>油门增加,螺旋桨转速增大。调速器为了保持转<BR>速,自动增大桨叶角。因此桨叶总空气动力R增大。<BR>第三章第34页<BR>●螺旋桨飞机不同油门位置下的拉力曲线<BR>螺旋桨的拉力随油门的增大而逐步减小。<BR>第三章第35页<BR>3.2.4 螺旋桨拉力随飞行高度的变化<BR>对于安装自然吸气式活塞发动机的螺旋桨的拉力随高<BR>度的增大而减小。<BR>第三章第36页<BR>螺旋桨的拉力随温度的增加而减小。<BR>3.2.5 螺旋桨拉力随气温的变化<BR>第三章第37页<BR>产生负拉力的几种情况:<BR>① 飞行速度过大,产生负拉力。<BR>② 油门过小,产生负拉力。<BR>③ 发动机空中停车,产生负拉力。<BR>3.2.6 螺旋桨的负拉力<BR>第三章第38页<BR>① 飞行速度过大时负拉力的产生<BR>飞行速度增大,调速器为保持转速不变,会自动增大桨<BR>叶角。但由于入流角也在增大,所以桨叶迎角仍在减小,<BR>桨叶总空气动力R逐渐向旋转面靠拢。<BR>第三章第39页<BR>② 油门过小时负拉力的产生<BR>油门减小,调速器为保持转速不变,会自动减小桨叶<BR>角。但由于入流角短时间内保持不变,桨叶迎角逐渐减<BR>小,甚至成为负迎角。<BR>第三章第40页<BR>③ 发动机空中停车时负拉力的产生<BR>发动机空中停车,调速器为保持转速不变,会自动<BR>减小桨叶角。由于桨叶角和桨叶迎角均迅速减小,形<BR>成较大的负迎角,桨叶总空气动力R指向斜后方。<BR>第三章第41页<BR>●空中停车后螺旋桨的自转(风车状态)<BR>相对气流<BR>飞行阻力<BR>旋转力总空气动力<BR>第三章第42页<BR>顺桨的目的是将桨叶角增大到90度左右,桨叶几<BR>乎与飞行速度方向相平行,从而避免发动机的磨损,<BR>消除负拉力,减小阻力。<BR>●顺桨机构<BR>相对气流<BR>桨弦<BR>第三章第43页<BR>●顺桨的过程<BR>第三章第44页<BR>●顺桨完成<BR>第三章第45页<BR>●不同桨叶角下螺旋桨阻力<BR>风车状态下螺旋桨阻力很大。<BR>第三章第46页<BR>本章主要内容<BR>3.1 螺旋桨的拉力和旋转阻力<BR>3.2 螺旋桨拉力在飞行中的变化<BR>3.3 螺旋桨的有效功率和效率<BR>3.4 螺旋桨的副作用<BR>飞行原理/CAFUC<BR>飞行原理/CAFUC<BR>3.3 螺旋桨的有效功率和效率<BR>第三章第48页<BR>螺旋桨有效功率是影响螺旋桨飞机飞行性能好坏的因<BR>素之一。<BR>螺旋桨效率则是衡量螺旋桨性能好坏的重要标志。<BR>因此,飞行员对什么是螺旋桨有效功率和效率、以及<BR>如何获得好的螺旋桨有效功率和效率应该有所了解。<BR>第三章第49页<BR>3.3.1 螺旋桨的有效功率<BR>75<BR>N P v<BR><BR> 桨<BR>螺旋桨产生拉力,拉着飞机前进,对飞机做功。每<BR>秒钟内螺旋桨对飞机所做的功的多少就是螺旋桨的有<BR>效功率。<BR>P —— 螺旋桨拉力,单位:牛顿<BR>v —— 飞行速度,单位:米/秒<BR>第三章第50页<BR>① 螺旋桨的有效功率随飞行速度的变化<BR>小于某一飞行速度时,螺旋桨有效功率随速度增大而增大。<BR>大于某一飞行速度时,螺旋桨有效功率随速度增大而减小。<BR>第三章第51页<BR>② 螺旋桨的有效功率随不同油门位置的变化<BR>飞行高度和转速均<BR>不变的情况下,油门<BR>位置越大,发动机有<BR>效功率越大,螺旋桨<BR>有效功率随之增大。<BR>第三章第52页<BR>注:吸气式发动机与增压式发动机的工作原理不同,<BR>受高度变化的影响也有不同。<BR>③ 螺旋桨的有效功率随不同高度的变化<BR>低于额定高度,随<BR>着高度增加,发动机有<BR>效功率增大,螺旋桨有<BR>效功率也增大。<BR>超过额定高度,随<BR>着高度增加,发动机有<BR>效功率减小,螺旋桨有<BR>效功率也减小。<BR>第三章第53页<BR>④ 获得螺旋桨最大有效功率的方法<BR>对于活塞式螺旋桨飞机,当高度和飞行速度一定的情<BR>况下,要想使螺旋桨有效功率尽可能大,在加油门的同<BR>时应当前推变距杆增大转速。<BR>第三章第54页<BR>3.3.2 螺旋桨的效率<BR>螺旋桨的有效功率与发动机的有效功率之比,定义为螺<BR>旋桨的效率η<BR>N<BR>N<BR>  桨<BR>发动机<BR>第三章第55页<BR>① 螺旋桨的效率η与相对进距λ的关系<BR>在固定桨叶角的情况下,螺旋桨的效率在某一固定<BR>相对进距下达到最大。<BR>第三章第56页<BR>② 螺旋桨的效率η与桨叶角φ的关系<BR>相对进矩越大,对应较高效率的桨叶角也越大。<BR>第三章第57页<BR>活塞式变距螺旋桨飞机,在使用额定转速和额定<BR>油门做大速度平飞时,螺旋桨效率最高。<BR>③ 获得螺旋桨最大效率的方法<BR>在飞行速度减小时,收小油门、减小进气压力、<BR>后拉变距杆减小转速,以保持螺旋桨效率。<BR>在飞行速度增大时,加大油门、增大进气压力、<BR>前推变距杆增大转速,以保持螺旋桨效率。<BR>第三章第58页<BR>本章主要内容<BR>3.1 螺旋桨的拉力和旋转阻力<BR>3.2 螺旋桨拉力在飞行中的变化<BR>3.3 螺旋桨的有效功率和效率<BR>3.4 螺旋桨的副作用<BR>飞行原理/CAFUC<BR>飞行原理/CAFUC<BR>3.4 螺旋桨的副作用<BR>第三章第60页<BR>螺旋桨在工作中,一方面产生拉力,提供飞机的前进<BR>动力;另一方面还会产生一些对飞行不利的副作用。<BR>① 进动<BR>② 反作用力矩<BR>③ 滑流扭转作用<BR>第三章第61页<BR>飞行中高速旋转的螺旋桨,当受到桨轴方向的操纵力<BR>矩作用时,螺旋桨并不完全绕与操纵力矩方向平行的轴<BR>转动,还要绕另一个轴偏转,这种现象叫做进动。<BR>3.4.1 螺旋桨的进动<BR>纵轴<BR>竖轴<BR>横轴<BR>机头<BR>上仰<BR>向右<BR>进动<BR>螺旋桨旋<BR>转方向<BR>反作用力<BR>矩方向<BR>第三章第62页<BR>●进动的产生机理<BR>第三章第63页<BR>●螺旋桨进动的产生<BR>当机头上仰时,转动到上方的桨叶受到向后的作<BR>用力,产生向后的加速度。在桨叶继续向右转动的过<BR>程中,该加速度的影响仍然存在。<BR>第三章第64页<BR>●进动方向的判断方法<BR>通过绘图判断右转<BR>螺旋桨的方向<BR>通过右手判断右转<BR>螺旋桨的方向<BR>方法一: 方法二:<BR>机头转动方向<BR>进动方向<BR>第三章第65页<BR>后三点式螺旋桨飞机,在起飞滑跑抬尾轮时,受进<BR>动的影响较为明显。<BR>●进动的影响<BR>举例:<BR>第三章第66页<BR>●进动的影响<BR>后三点式螺旋桨飞机,在起飞滑跑阶段,受进动<BR>的影响较为明显。<BR>第三章第67页<BR>3.4.2 螺旋桨的反作用力矩<BR>右转螺旋桨飞机,在反作用力矩作用下,会向左倾斜。<BR>第三章第68页<BR>在空中飞行时,反作用力矩有使飞机带坡度的趋势。<BR>加油门,桨叶空气动力增大,反作用力矩随之增大。<BR>减油门,桨叶空气动力减小,反作用力矩随之减小。<BR>① 反作用力矩对空中飞行的影响<BR>螺旋桨转动方向<BR>反作用力矩方向<BR>第三章第69页<BR>② 反作用力矩对地面滑跑的影响<BR>在地面滑跑时,反作用力矩的作用使左右两侧机轮对地面<BR>的压力不均,受到的摩擦阻力不同,使得机头向一侧偏转。<BR>反作用力矩<BR>N左<BR>N右<BR>偏转力矩<BR>F左<BR>F右<BR>第三章第70页<BR>受螺旋桨作用,向后加速和扭转的气流叫螺旋桨滑流。<BR>3.4.3 螺旋桨的滑流扭转作用<BR>第三章第71页<BR>●螺旋桨滑流对飞机的扭转作用<BR>对于右转螺旋桨飞机,滑流的影响主要从左方作用<BR>于机体和垂直尾翼,使得飞机机头向左侧偏转。<BR>飞行速度越<BR>大,舵面效应<BR>越强,偏转力<BR>矩越大。<BR>第三章第72页<BR>●加油门时滑流对俯仰平衡的影响<BR>油门增加<BR>滑流速度增加偏转力矩增加<BR>附加空气动力增加上仰力矩增加<BR>V<BR>上仰力矩<BR>滑流速度增大<BR>△RY尾<BR>第三章第73页<BR>●收油门时飞机会下俯<BR>第三章第74页<BR>●C130的螺旋桨滑流<BR>第三章第75页<BR>本章小结<BR>飞行原理/CAFUC<BR> 拉力的变化规律<BR> 螺旋桨副作用</P>

dingzhili 发表于 2011-9-19 22:57:09

谢谢!好资料

honor122866 发表于 2011-9-20 15:52:55

good stuff

喜欢mp3 发表于 2012-4-17 19:54:04

好东西啊 。楼主好人啊。

tonyblairer 发表于 2022-1-13 17:23:37

非常好,谢谢分享
页: [1]
查看完整版本: 第三章 螺旋桨的空气动力