《直升機空氣動力學與性能》是一本面向航空航天工程專業(直升機維修工程專業方向)的教材。在本教材的編寫過程中，參考、吸收了國內外同類教材的優點，把握民航直升機維修保障人員需要掌握的直升機知識主線，著重從物理概念的角度講清楚基本原理，為以后實際工作應用打下基礎。本書難易適當，可作為直升機維修工程專業方向學生的教材，也可供直升機駕駛員等其他從業人員參考。
本書共9章，第1章緒論，介紹了直升機的概念、直升機的發展歷史、直升機分類，并簡要介紹了直升機的組成。第2章
空氣動力學基礎，首先介紹了空氣動力學相關基礎理論，包括連續介質假設、空氣的基本物理性質、流體模型化以及國際標準大氣的概念，然后在此基礎上通過對流體微團運動分析，引出空氣動力學基本方程，包括質量方程、動量方程以及能量方程。第3章是低速空氣動力學，主要介紹機翼形狀、相對氣流與迎角的概念，進而介紹槳葉升力、阻力的產生，升阻比以及極曲線的概念。第4章是高速空氣動力學，包括熱力學基礎知識、高速空氣動力學基礎理論和翼型的高速空氣動力特性
。第5章是旋翼空氣動力學，首先介紹直升機的旋翼系統，然后介紹旋翼拉力的產生、拉力公式和拉力方向，最后介紹槳葉的揮舞運動和旋翼錐體的傾斜以及槳葉的擺振運動。第6章從直升機的平衡、穩定性和操縱性三方面介紹直升機的基本特性。第7章是直升機的基本機動飛行，包括平飛、上升、下降、垂直飛行、盤旋、起飛、著陸以及風對滑行、接地飛行及著陸的影響，主要介紹各飛行狀態對應的運動方程、基本性能和操縱原理。第8章為直升機的特殊飛行狀態，主要介紹直升機自轉下滑、旋翼失速、渦環狀態、地面共振、尾槳失效、動態翻滾等內容。第9章為重量與平衡，主要介紹直升機重心位置的確定原理以及計算方法。
在本教材編寫過程中，編者得到了
中國民用航空飛行學院
劉小磊老師、中國民航局飛行標準司陳曦光處長
的傾力幫助以及中國民用航空飛行學院飛行技術學院飛行力學教研室的大力支持，并參閱了許多學者的著作，在此深表感謝。
由于編者的水平和時間有限，參考資料不足，在本教材的編寫中難免有疏漏和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。
作者2023.9
第1章緒論
1.1直升機的概念
1.2直升機的發展
1.3直升機的分類
1.3.1按起飛重量分類
1.3.2按用途分類
1.3.3按結構形式分類
1.4直升機的基本組成
1.4.1旋翼系統
1.4.2反扭矩系統
1.4.3動力裝置
1.4.4傳動系統
1.4.5操縱系統
1.4.6起落裝置
1.4.7機身
習題1
第2章空氣動力學基礎
2.1空氣動力學基礎知識
2.1.1連續介質假設
2.1.2空氣的物理性質
2.1.3流體模型化
2.1.4國際標準大氣
2.2空氣動力學和運動學基礎
2.2.1流場
2.2.2流體微團運動分析
2.3一維定常流動的基本方程
2.3.1一維定常流動質量方程
2.3.2一維定常流動動量方程
2.3.3一維定常流動能量方程
習題2
第3章低速空氣動力學
3.1機翼形狀
3.1.1機翼的剖面形狀
3.1.2機翼的平面形狀
3.2相對氣流和迎角
3.2.1相對氣流
3.2.2迎角
3.3升力
3.3.1升力產生的基本原理
3.3.2壓力分布的表示方法
3.3.3升力公式
3.3.4升力特性
3.4阻力
3.4.1附面層
3.4.2氣動阻力的基本形成
3.4.3直升機的阻力分類
3.4.4阻力公式
3.4.5阻力特性
3.5升阻比和極曲線
3.5.1升阻比
3.5.2性質角
3.5.3極曲線
習題3
第4章高速空氣動力學
4.1熱力學的基礎知識
4.1.1完全氣體假設和狀態方程
4.1.2內能和焓
4.1.3熱力學第一定律
4.1.4熱力學第二定律
4.2高速氣流特性
4.2.1空氣的壓縮性
4.2.2馬赫數及其物理意義
4.3高速定常一維流動
4.3.1一維定常絕熱流的連續性方程
4.3.2一維定常絕熱流的能量方程
4.3.3一維定常絕熱流各氣流參數間的關系
4.4激波和膨脹波
4.4.1擾動的概念
4.4.2弱擾動的傳播
4.4.3激波的基本概念
4.4.4膨脹波的基本概念
4.4.5高速附面層
4.4.6激波阻力
4.5翼型的高速空氣動力特性
4.5.1翼型的亞聲速空氣動力特性
4.5.2翼型的跨聲速空氣動力特性
習題4
第5章旋翼空氣動力學
5.1直升機的旋翼系統
5.1.1旋翼的結構形式
5.1.2旋翼的幾何參數
5.1.3旋翼和槳葉的工作狀態參數
5.2旋翼的拉力
5.2.1旋翼拉力的產生(葉素觀點)
5.2.2旋翼拉力的產生(動量觀點)滑流理論
5.2.3旋翼的拉力公式
5.2.4旋翼的拉力方向
5.3槳葉的揮舞運動和旋翼錐體的傾斜
5.3.1前飛時旋翼相對氣流的不對稱性
5.3.2槳葉的自然揮舞運動和受力平衡
5.3.3前飛中旋翼錐體的傾斜
5.4槳葉的擺振運動
習題5
第6章直升機的平衡、穩定性和操縱性
6.1直升機的重心和機體軸系
6.2直升機的平衡
6.2.1直升機的俯仰平衡
6.2.2直升機的方向平衡
6.2.3直升機的橫側平衡
6.2.4重心對平衡的影響
6.3直升機的穩定性
6.3.1直升機前飛中的穩定性
6.3.2直升機懸停時的穩定性
6.4直升機的操縱性
6.4.1直升機主要操縱機構及工作原理
6.4.2操縱直升機的基本原理和方法
6.4.3評定操縱性的主要參數
6.4.4直升機的操縱特點
習題6
第7章直升機的基本機動飛行
7.1平飛
7.1.1平飛的受力平衡
7.1.2平飛功率曲線
7.1.3平飛性能
7.1.4平飛性能的影響因素
7.1.5直升機最大飛行速度的限制
7.1.6飛行包線
7.1.7平飛的操縱原理
7.1.8巡航性能
7.2上升
7.2.1上升的受力平衡
7.2.2上升性能
7.2.3上升性能的影響因素
7.2.4上升的操縱原理
7.2.5上升性能圖表
7.3下降
7.3.1下降的受力平衡
7.3.2下降性能
7.3.3下降性能的影響因素
7.3.4下降的操縱原理
7.4垂直飛行
7.4.1懸停
7.4.2垂直上升
7.4.3垂直下降
7.5盤旋
7.5.1盤旋的受力平衡
7.5.2載荷因數
7.5.3盤旋性能參數
7.5.4盤旋的操縱原理
7.5.5直升機左、右盤旋的特點
7.5.6側滑及其影響
7.6起飛
7.6.1垂直起飛和增速
7.6.2滑跑起飛
7.6.3影響起飛載重量的主要因素
7.7著陸
7.7.1著陸目測
7.7.2垂直著陸
7.7.3滑跑著陸
7.8風對滑行、接地飛行及著陸的影響
7.8.1風對滑行的影響
7.8.2風對接近地面飛行的影響
7.8.3風對著陸目測的影響
習題7
第8章直升機的特殊飛行狀態
8.1自轉下滑
8.1.1旋翼自轉的產生
8.1.2槳葉安裝角、槳葉迎角同旋翼自轉轉速的關系
8.1.3旋翼自轉下滑時槳葉空氣動力隨方位角的變化特點
8.1.4旋翼自轉下滑的下降率與前飛速度的關系
8.1.5旋翼自轉下滑時的平衡
8.1.6旋翼自轉下滑的訓練飛行
8.1.7直升機旋翼自轉下滑的性能
8.2旋翼失速
8.2.1后行槳葉失速
8.2.2旋翼轉速低和槳葉失速
8.3渦環狀態
8.3.1渦環形成的原因
8.3.2渦環對直升機飛行性能的影響
8.3.3渦環預防和改出
8.3.4關于尾槳的渦環狀態
8.4地面共振
8.4.1地面共振產生的原因
8.4.2如何避免地面共振
8.4.3發生地面共振時的處置
8.4.4注意事項
8.5尾槳失效
8.5.1風對尾槳效率的影響
8.5.2高空尾槳失效
8.5.3尾槳失效的改出技巧
8.6動態翻滾
8.6.1臨界條件
8.6.2駕駛桿配平
8.6.3正常起飛和著陸
8.6.4斜坡起飛和著陸
8.6.5槳距的使用
8.6.6預防措施
習題8
第9章重量與平衡
9.1重量與平衡相關術語
9.1.1重量和重心
9.1.2基準
9.1.3力臂與力矩
9.1.4重量組成與限制
9.2重量與平衡原理
9.2.1合力矩定理
9.2.2利用合力矩定理計算重心
9.2.3裝載移動、增減后重心位置的確定
9.3典型直升機的重量與平衡計算
9.3.1計算法
9.3.2裝載圖表法
9.3.3混合法
習題9
參考文獻
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