【直升機飛行性能計算案例4300字】

直升機飛行性能計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u296741.1垂直飛行性能計算 1260421.2水平飛行性能計算 5203561.3爬升性能計算 8262121.4航程及續(xù)航時間確定 11垂直飛行性能計算計算旋翼的拉力系數(shù)CT與功率系數(shù)CP的曲線（1）在通常適用范圍內(nèi)選定CT的一系列計算點，本次設(shè)計中選取0.006-0.013，步長0.001（2）計算槳葉特征剖面升力系數(shù)：C（3）根據(jù)上一步中求得的升力系數(shù)查翼型的極曲線圖求得型阻系數(shù)：C（4）求得懸停時的型阻功率系數(shù)：m（5）計算懸停時槳盤平面處的誘導(dǎo)速度：v（6）求得懸停時的誘導(dǎo)功率系數(shù)：m（7）懸停時需用功率系數(shù)為：mk=mK（8）根據(jù)相應(yīng)的拉力系數(shù)與功率系數(shù)繪制旋翼的拉力系數(shù)與功率系數(shù)曲線表3.1旋翼的拉力系數(shù)與功率系數(shù)的關(guān)系圖3.1旋翼拉力系數(shù)與需用功率系數(shù)曲線起飛懸停性能計算起飛懸停分無地效和有地效兩種情況，而有地效的情況可以從無地效的計算結(jié)果中推得。（1）選定各種計算高度H，通常取0-3000m，每隔500m作為一計算點。（2）查閱大氣密度表得相應(yīng)高度的密度比。（3）根據(jù)公式fN（4）根據(jù)發(fā)動機的高度特性曲線，根據(jù)公式mK（5）根據(jù)旋翼的最大可用功率可以計算旋翼的功率系數(shù)，然后在已經(jīng)做出的拉力系數(shù)與功率系數(shù)曲線中找出相應(yīng)的升力系數(shù)。（6）根據(jù)公式K⊥（7）根據(jù)公式pG（8）本次設(shè)計中槳轂中心距地面的高度h約為2.67米，計算（h+0.07R）/D和拉力系數(shù)與實度之比，其中0.07R是考慮旋翼錐度角使特征剖面離地面更遠(yuǎn)的那一段距離。從旋翼地面效應(yīng)特性曲線中查得有地面效應(yīng)時的拉力增長系數(shù)Kd根據(jù)公式Gd將求得的各個高度處的無地面效應(yīng)和有地面效應(yīng)的起飛重量以及高繪制成曲線，可知各個高度處的起飛懸停重量，從而獲得直升機的起飛性能。表3.2起飛懸停中隨高度變化的各項參數(shù)值圖3.2有、無地效懸停重量隨高度變化由上圖可知，曲線近似線性，直升機總重為700kg，可以得到無地效懸停升限為1929m，有地效懸停升限2553m。垂直上升性能計算垂直上升率計算：當(dāng)發(fā)動機的出軸功率比直升機的懸停需用功率大時，就會有一部分功率剩余，剩余功率可以用來爬升，不同高度的垂直上升率的計算過程如下：選定可能的飛行高度點，本次設(shè)計中選取0-1800米，每隔200米作為一個計算點。本直升機的重量為700公斤，計算各高度處直升機的懸停需用功率Nxu根據(jù)發(fā)動機的高度特性確定輸出軸功率，獲得直升機總的可用功率Nky計算剩余功率：(根據(jù)公式(V⊥考慮到垂直上升時的誘導(dǎo)功率小于懸停時的誘導(dǎo)功率垂直上升率的較精確值要大于上述計算的結(jié)果，通常取第二次的近似值(V作出高度和垂直爬升速度的曲線，可得到任意高度的上升率V垂直上升時間的計算選定計算高度（通常選定0、200米、400米…直到垂直上升速度約為0的高度點），因此選取0到1800米，每200米作為一個區(qū)間。在垂直上升速度和高度的曲線中，找到每個區(qū)間中點（即H=100米，300米…）對應(yīng)的速度,將該速度作為區(qū)間的平均速度。按公式(Δt)=(求出所需計算高度點之前的各區(qū)間時間總和，即為直升機上升到這一高度所需時間（通常以分計）。將求出的各個高度所需時間列表，作出高度與時間的曲線，從圖中可以獲得任意高度的上升時間。懸停升限的確定：根據(jù)求得的高度和垂直上升速度曲線，找出V⊥表3.3各個高度段的平均上升時間及總上升時間圖3.3垂直上升速度隨高度變化由上圖可知，曲線近似線性，當(dāng)爬升速度為0.5m/s時，認(rèn)為達(dá)到懸停升限，帶入函數(shù)得懸停升限為1754.8m。水平飛行性能計算平飛需用功率計算首先選定重量為700kg、飛行高度為1000m，根據(jù)公式CT型阻功率系數(shù)的計算：取前進(jìn)比（0.05、0.10、0.15……0.35）。根據(jù)公式kT=k根據(jù)公式Cy7=3根據(jù)上一步計算出的升力系數(shù)查槳葉極曲線得阻力系數(shù)Cx7根據(jù)公式kp=根據(jù)公式mKx誘導(dǎo)功率系數(shù)的計算：根據(jù)公式αE=?60∑CxSπ根據(jù)公式V→0=根據(jù)CT、αE、V0和公式根據(jù)公式J=J計算誘導(dǎo)功率系數(shù)mKi廢阻功率系數(shù)的計算：廢阻功率系數(shù)由公式mKf=∑波阻功率系數(shù)的計算：根據(jù)公式M1?90≈(1+根據(jù)計算型阻功率時求出的Cy7，按公式Cy1?90≈(1?2.7μ)Cy7計算按公式(ΔM)=M根據(jù)(ΔM)查前飛時的波阻修正圖得前飛時的根據(jù)公式mKb=(m需用功率計算：根據(jù)之前計算得出的型阻功率系數(shù)mKx、誘導(dǎo)功率系數(shù)mKi、廢阻功率系數(shù)mKf及波阻功率系數(shù)m根據(jù)公式Nxu按公式V0根據(jù)已經(jīng)求得的Nxu與V直升機在以任意速度前飛時的需用功率可以從曲線中查詢。最大平飛速度的確定：當(dāng)直升機的可用功率與需用功率相等時，對應(yīng)的前飛速度即為直升機的最大平飛速度，本次設(shè)計中直升機的最大可用功率為119kw，從繪制的需用功率與速度的關(guān)系曲線中可以得到直升機的最大平飛速度為184公里/小時。表4.1需用功率隨前進(jìn)比的變化圖4.1需用功率隨前飛速度變化爬升性能計算直升機的爬升性能計算，主要分析直升機在具有前進(jìn)速度時的斜爬升性能，根據(jù)理論分析和實際飛行經(jīng)驗表明，在直升機以經(jīng)濟速度飛行時，需用功率是最小的，此時輸送給旋翼的可用功率剩余較大，因此能夠獲得最大的爬升速度。本章節(jié)主要計算最大爬升速度，并計算爬升時間，最后確定實用動升限。最大爬升率計算選定計算高度點，選取高度從0到6000米，每隔500米作為一個區(qū)間，即取H=0，500米，1000米，1500米……,6000米。計算爬升飛行時的直升機重量G：選取直升機爬升飛行時的速度點，根據(jù)經(jīng)驗，直升機的經(jīng)濟速度點一般在前進(jìn)比約在0.15-0.18之間，具體數(shù)值選取依據(jù)槳盤載荷，槳盤載荷較大則取較大值，槳盤載荷較小則取較小值，本次設(shè)計中選取0.15計算。按照水平飛行性能計算中的需用功率計算過程，計算所選的爬升速度下的需用功率Nxu根據(jù)發(fā)動機高度特性曲線計算發(fā)動機的可用功率N根據(jù)公式(Δ根據(jù)公式(V由于直升機的爬升速度較大，鉛錘方向速度與水平方向速度組合的相對氣流速度對機身廢阻有一定影響，因此要對機身廢阻進(jìn)行修正計算，計算過程如下：先計算直升機的爬升角θ(1)根據(jù)公式αs?=α從機身廢阻特性曲線中重新查得∑根據(jù)公式(V)1=V根據(jù)公式mKf1根據(jù)公式(ΔmKf根據(jù)公式(ΔN根據(jù)公式(Δ根據(jù)公式(V不斷重復(fù)上述步驟，直到相鄰兩次計算出的Vy表5.1爬升速度隨高度變化圖5.1爬升速度隨高度變化實用升限的確定在繪制出的爬升速度和高度曲線中，找出Vy爬升時間計算選定計算高度（選定0、500米、1000米…），選取0到3000米，每500米作為一個區(qū)間。在爬升速度和高度的曲線中，找到每個區(qū)間中點（即H=250米，750米…）對應(yīng)的速度,將該速度作為區(qū)間的平均速度。按公式(Δt)=(求出所需計算高度點之前的各區(qū)間時間總和，即為直升機上升到這一高度所需時間（通常以分計）。表5.2爬升時間的計算航程及續(xù)航時間確定通常選取1000米作為計算的直升機巡航高度，首先確定燃油總量，然后確定直升機在巡航飛行時的重量，計算巡航飛行時的需用功率及相應(yīng)的發(fā)動機耗油量，確定航程和續(xù)航時間。確定巡航飛行中的燃油量及平均飛行重量查發(fā)動機手冊知，O-320-B2C活塞發(fā)動機最大功率119KW,耗油率按0.3kg/(KW?h)計算。燃油總質(zhì)量Gry=80.6kg。取45分鐘巡航耗油量來估算deltG=0.3*73*45/60=16.425kg。巡航燃油量(Gry)xh=Gry-deltG=64.175kg。爬升耗油量按照巡航飛行5分鐘耗油量估算，爬升耗油量Gps=3.65kg懸停耗油量按照巡航飛行5分鐘耗油量估算，懸停耗油量Gxt=3.65kg平均飛行重量Gpj=G-0.5*(Gry)xh-Gps-Gxt=660.6kg。計算巡航飛行時的需用功率及最小耗油量需用功率的計算方法與水平飛行性能計算所列一樣，但重量按平均飛行重量，繪制需用功率和飛行速度的曲線。根據(jù)平飛需用功率和發(fā)動機耗油特性曲線，可得發(fā)動機單位時間耗油量，即直升機的小時耗油量，然后作出平飛時的小時耗油量和飛行速度的曲線。圖6.1需用功率隨前進(jìn)比變化圖6.2每小時耗油量隨前進(jìn)比變化圖6.3每千米耗油量隨前進(jìn)比變化航程及續(xù)航時間計算理論航程：在圖6.3中找出每千米耗油量的最小值，按下式計算理論航程：L0=(Gry)xh/(qkm)min=64.175/0.165=388.7km實際航程：為理論航程加上爬升進(jìn)入航線及退出航線下滑