旋翼拉力產生的滑流理論

旋翼拉力產生的滑流理論是以直升機處於垂直上升狀態為例，套用滑流理論說明旋翼拉力產生的原因。

基本介紹

• 中文名：旋翼拉力產生的滑流理論
• 定義：空氣是理想流體，沒有粘性
• 功率分配：誘導功率僅占70%
• 周期變化：滑流沒有周期性的變化

滑流理論定義

此時，將流過旋翼的空氣，或正確地說，受到旋翼作用的氣流，整個地看做一根光滑流管加以單獨處理。假設：

1、空氣是理想流體，沒有粘性，也不可壓縮；

2、旋轉著的旋冀是一個均勻作用於空氣的無限薄的圓盤(即槳盤)，流過槳盤的氣流速度在槳盤處各點為一常數；

3、氣流流過旋翼沒有扭轉(即不考慮旋翼的旋轉影響)，在正常飛行中，滑流沒有周期性的變化。

根據以上假設可以作出描述旋翼在：垂直上升狀態下滑流的物理圖像，如下圖所示，圖中選取三個滑流截面， So、 S1和 S2，在 So面，氣流速度就是直升機垂直上升速度 Vo，壓強為大氣壓Po，在 S1的上面， 氣流速度增加到V1= Vo+v1，壓強為P1上，在S1 的下面，由於流動是連續的，所以速度 仍是 V1，但壓強有了突躍Pl下>P1上，P1下一P1上即旋翼向上的拉力。在S2面，氣流速度繼續增加至V2=Vo+v2，壓強恢復到大氣壓強Po。　這裡的v1是槳盤處的誘導速度。v2是下游遠處的誘導速度，也就是在均勻流場內或靜止空氣中所引起的速度增量。對於這種現象，可以利用牛頓第三用動定律來解釋拉力產生的原因。

旋翼的錐體

在前面的分析中，我們假定槳葉位：槳轂旋轉平面內旋轉。實際上，目前的直升機都具水平鉸。旋翼不旋轉時，槳葉受垂直向下的本身重力的作用(如下圖左)。旋翼旋轉時，每片葉上的作用力除自身重力外，還有空氣動力和慣性離心力。空氣動力拉力向上的分(T)方向與重力相反，它繞水平鉸構成的力矩，使槳葉上揮。慣性離心力(F離心)相對水乎鉸所形成的力矩，力求使槳葉在槳轂旋轉平面內旋轉(如下圖右)。在懸停或垂直飛行狀態中，這三個力矩綜合的結果，使得槳葉保持在與槳轂旋轉平面成某一角度的位置上，翼形成一個倒立的錐體。　槳葉從槳轂旋轉平面揚起的角度叫錐角。槳葉產生的拉力約為槳葉本身重量的10一15倍，但槳葉的慣性和離心力更大(通常約為槳葉拉力的十幾倍)，所以錐角實際上並不大，僅有3度一5度。

旋翼的錐體

懸停時功率分配

從能量轉換的觀點分析，直升機在懸停狀態時(如下圖) 發動機輸出的軸功率，其中約90%用於旋翼，分配給尾槳、傳動裝置等消耗的軸功率加起來約占 10%。旋翼所得到的90%的功率當中，旋翼型阻功率又用去20%，旋翼用於轉變成氣流動能以產生拉力的誘導功率僅占70%。

懸停時功率分配