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直升机前飞性能

/helicopter performance of forward flight/
条目作者高正陈仁良
条目作者高正

高正

陈仁良

陈仁良

最后更新 2022-12-23
浏览 148
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直升机在外力平衡和功率平衡情况下的定常前飞性能。

英文名称
helicopter performance of forward flight
所属学科
航空宇航科学与技术

包括平飞性能、续航性能、爬升性能和自转下滑性能。平飞性能参数包括在不同高度的远航速度(有利速度)、续航速度(经济速度)、最大速度和最小速度;续航性能参数包括在不同高度的最大航时和最大航程;爬升性能参数包括在不同高度的最大爬升率、理论动升限(平飞最大高度)和实用动升限(最大爬升率为1米/秒的高度);自转下滑性能参数包括在不同高度的最小下降率及最小下滑角。

外力平衡是全机的空气动力合力与直升机的重量之间力的平衡;功率平衡是旋翼的可用功率与其需用功率之间的平衡。旋翼的可用功率是发动机的出轴功率扣除传动损失及尾桨和各个附件的所用功率之后,传递给旋翼的功率。旋翼的需用功率包括克服旋翼型阻和诱导阻力的功率、克服机体废阻的功率和用于直升机爬高的功率。

给定直升机的重量、发动机的功率特性、旋翼和机体的空气动力特性,根据力的平衡原理可以计算出在某一高度的旋翼可用功率和需用功率两者随平飞速度的变化,以此作为计算直升机飞行性能的依据。当平飞速度增大时,旋翼型阻功率在低速段变化不大,但在高速度时由于激波损失而增大较多,旋翼诱导功率由大变小,机体废阻功率由小急剧变大。三者相加就是平飞时旋翼的需用功率随速度的变化关系,即功率在低速度时较大,在中速度时较小,在高速度时又很大(图1)。可用功率减去平飞需用功率的剩余功率基本上都可用于爬高。根据可用功率大于、等于或小于需用功率的情况就可确定直升机的各项飞行性能。

随着飞行高度的增加,发动机的可用功率减小,需用功率中的诱导功率增大,废阻功率减小,型阻功率变化不大。在大高度上,可用功率不足以支持直升机悬停,两条功率曲线的交点确定了在此高度上直升机的最小和最大平飞速度(图2)。

此外,直升机俯冲飞行速度或许未被可用功率所限制,但由于其他方面诸如强度、振动、操稳特性等的制约,决定了直升机的另一个特性速度,即不可逾越速度。因该速度不易确切计算,通常取为最大平飞速度的110%,但须经试飞验证可能达到。

图1 需用功率曲线图1 需用功率曲线

图2 最小速度Vmin和最大速度Vmax图2 最小速度Vmin和最大速度Vmax

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