先进旋翼设计空气动力学

图书标准信息

• 作者 招启军 著
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2019-12
• 版次 1
• ISBN 9787030639851
• 定价 179.00元
• 装帧 平装
• 开本 其他
• 页数 240页
• 字数 460千字
• 丛书 直升机空气动力学丛书

【内容简介】

《先进旋翼设计空气动力学》提出了旋翼气动性能的多层次设计思想、旋翼及翼型先进气动设计理论与方法。主要包括：研究了旋翼翼型静态和非定常动态气动特性，揭示了动态失速机理、后掠桨尖旋翼流动机理和旋翼气动外形参数对其气动及噪声特性的影响规律，阐述了旋翼及翼型气动外形的参数化与先进设计方法，提出了基于动态失速特性的旋翼翼型优化设计新思路和后掠桨尖设计新原理；介绍了国外具有代表性的先进旋翼气动设计原理，给出了融合高精度CFD分析方法与先进设计方法的CLOR系列旋翼设计历程，并推广至新构型直升机旋翼气动设计；探索并分析了合成射流、动态下垂前缘、后缘小翼、变转速旋翼、变直径旋翼、变扭转旋翼以及变翼型旋翼等主动控制技术在旋翼气动性能改善与未来设计方面的应用潜力。

【作者简介】

    招启军(1977 )，江苏金湖人，博士，航空航天大学航空宇航学院及直升机旋翼动力学重量教授、博士生导师。主要从事直升机cfd、、旋翼气动噪声、流动主动控制研究、高能旋翼气动设计、飞行器隐身设计等领域的研究工作。2005年在直升机旋翼动力学重量工作，历任讲师、副教授、教授(2008年破格)。2009年至2010年美国maryland大学航空系访问学者。担任本科生的直升机(江苏省精品课程)、航空航天概论，的高等直升机、直升机cfd等课程的工作。主持国“973’项目课题、自然科学、国航空预研、装、航空创新、航空支撑等科研项目。在joumal of american helicopter ocietyjournal of aircraftae ropace cierice and technology力学学报航空学报等外知名期刊和学术会议上发表150佘篇，其中ci和el收录110余篇。获得国科技进步和，获江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人、“333”高层次人才培养计划等荣誉称号。2006年获“江苏省博士”。所在团队为国科技创新团队。

【目录】

目录 

丛书序 

序 

前言 

符号表 

第1章绪论 1 

1.1 直升机的应用与未来发展 1 

1.2 直升机旋翼气动性能 6 

1.2.1 旋翼气动性能的重要性 6 

1.2.2 旋翼气动环境的复杂特征 8 

1.3 旋翼气动外形设计 10 

1.3.1 旋翼气动外形设计发展阶段 10 

1.3.2 旋翼翼型 11 

1.3.3 桨叶三维气动外形 13 

1.3.4 桨尖气动外形 14 

1.3.5 旋翼主动流动控制 15 

1.4 本书的脉络与特色 16 

参考文献 19 

第2章旋翼翼型空气动力学特性 22 

2.1 旋翼翼型静态气动特性 22 

2.1.1 翼型厚度对气动特性的影响 22 

2.1.2 翼型弯度对气动特性的影响 24 

2.1.3 翼型前缘半径对气动特性的影响 26 

2.2 旋翼翼型动态失速特性 27 

2.2.1 翼型运动参数对动态失速特性的影响 30 

2.2.2 前缘外形对翼型动态失速特性的影响 34 

2.2.3 动态失速涡特性测量试验 40 

2.3 非定常来流环境下旋翼翼型气动特性 44 

2.3.1 变来流{定迎角状态下旋翼翼型非定常气动特性 46 

2.3.2 变来流{变迎角耦合状态下旋翼翼型非定常气动特性 49 

2.3.3 变来流下翼型动态失速涡特性 53 

2.3.4 不同相位差对旋翼翼型动态失速特性的影响 57 

2.3.5 不同前缘外形对旋翼翼型动态失速特性的影响 58 

2.3.6 三维状态下旋翼翼型动态失速特性 60 

参考文献 66 

第3章旋翼翼型气动设计方法 70 

3.1 旋翼翼型设计的发展 70 

3.2 旋翼翼型设计准则 73 

3.3 翼型参数化方法 77 

3.3.1 Hicks-Henne函数 77 

3.3.2 CST方法 78 

3.3.3 Bezier曲线 79 

3.4 基于遗传算法的翼型静态优化设计方法 79 

3.4.1 设计目标与约束条件 80 

3.4.2 翼型优化结果与分析 81 

3.4.3 优化翼型定常气动特性 82 

3.4.4 优化翼型非定常气动特性 84 

3.5 基于伴随方程的翼型优化设计方法 85 

3.5.1 梯度求解及设计空间参数化 86 

3.5.2 旋翼翼型优化流程 86 

3.5.3 旋翼翼型优化算例 87 

3.6 基于反设计方法的旋翼翼型设计方法 91 

3.6.1 旋翼翼型反设计方法 91 

3.6.2 旋翼翼型反设计验证 93 

3.6.3 悬停状态旋翼翼型反设计分析 97 

3.6.4 前飞状态旋翼翼型反设计分析 98 

3.7 动态环境下旋翼翼型优化设计方法 100 

3.7.1 非定常气动特性设计目标 101 

3.7.2 序列二次规划算法 102 

3.7.3 动态环境下旋翼翼型优化与分析 103 

3.7.4 非设计状态下优化翼型的动态失速特性 105 

3.7.5 优化翼型的静态气动特性分析 107 

参考文献 109 

第4章旋翼桨叶气动外形设计 113 

4.1 旋翼桨叶三维气动外形设计进展 113 

4.2 旋翼气动性能参数 116 

4.2.1 桨盘载荷与功率载荷 116 

4.2.2 悬停效率 117 

4.2.3 前飞旋翼当量升阻比 121 

4.3 桨叶翼型配置对旋翼气动特性的影响 121 

4.3.1 翼型弯度影响 122 

4.3.2 翼型厚度影响 124 

4.4 桨尖设计原理 125 

4.4.1 桨尖气动环境 125 

4.4.2 后掠桨尖的剖面等效迎角 127 

4.4.3 后掠桨叶、前掠桨叶与矩形桨叶的对比 128 

4.5 桨尖气动外形参数影响规律 134 

4.5.1 桨尖后掠对旋翼气动性能的影响 134 

4.5.2 桨尖下反对旋翼气动性能的影响 139 

4.6 旋翼桨叶的优化设计 146 

4.6.1 旋翼桨叶单一外形参数的优化设计 146 

4.6.2 旋翼桨叶气动外形综合设计 153 

4.6.3 高性能共轴刚性旋翼桨叶设计 168 

4.6.4 倾转旋翼机旋翼桨叶设计 176 

参考文献 181 

第5章新型桨尖旋翼设计实例 184 

5.1 新型桨尖基本构型 184 

5.2“黑鹰”直升机旋翼 186 

5.2.1“黑鹰”直升机概况 186 

5.2.2 旋翼设计思路与桨叶外形特征 187 

5.3 BERP旋翼 191 

5.3.1 BERP旋翼设计思路 191 

5.3.2 BERP桨尖的*新改进||BERPⅣ.194 

5.4 新型低噪声旋翼 195 

5.4.1 ERATO旋翼 195 

5.4.2 Blue-Edge旋翼 199 

5.5 CLOR系列旋翼 205 

5.5.1 CLOR-Ⅰ旋翼 205 

5.5.2 CLOR-Ⅱ旋翼 213 

5.5.3 CLOR-HL高原旋翼 223 

参考文献 234 

第6章基于合成射流的旋翼主动流动控制方法 236 

6.1 合成射流控制技术的发展 236 

6.1.1 合成射流在翼型失速控制方面的研究 236 

6.1.2 翼型动态失速特性的合成射流控制研究 238 

6.1.3 旋翼非定常气动特性的合成射流控制研究 238 

6.2 合成射流的涡流场特征 239 

6.3 翼型静态失速的合成射流控制特性 245 

6.3.1 合成射流控制边界条件 245 

6.3.2 合成射流控制翼型失速机理 247 

6.3.3 合成射流对翼型静态失速的控制规律 253 

6.4 翼型动态失速的合成射流控制特性 258 

6.4.1 VR-7B翼型动态失速控制 258 

6.4.2 合成射流控制翼型动态失速的参数影响 260 

6.5 旋翼非定常气动特性的合成射流控制 267 

6.5.1 射流位置的影响分析 267 

6.5.2 射流动量系数的影响分析 269 

6.5.3 射流偏角的影响分析 272 

6.6 旋翼合成射流控制试验 276 

6.6.1 试验方法 276 

6.6.2 翼型失速特性合成射流控制试验 280 

6.6.3 翼型失速特性合成射流控制参数影响试验 282 

6.6.4 旋翼合成射流控制原理性试验 288 

参考文献 295 

第7章智能旋翼主动流动控制方法 298 

7.1 动态下垂前缘方法 298 

7.1.1 动态下垂前缘的运动规律 299 

7.1.2 动态下垂前缘控制试验 300 

7.1.3 动态下垂前缘控制旋翼翼型动态失速特性的参数分析 301 

7.1.4 动态下垂前缘控制参数的优化 304 

7.1.5 旋翼动态下垂前缘控制 308 

7.2 后缘小翼方法 313 

7.2.1 后缘小翼对旋翼翼型动态失速的控制机理 314 

7.2.2 旋翼气动性能的后缘小翼控制 318 

7.2.3 后缘小翼对旋翼气动性能控制的参数影响 323 

7.3 自适应旋翼 326 

7.3.1 变转速旋翼 326 

7.3.2 变直径旋翼 328 

7.3.3 智能扭转旋翼 331 

7.3.4 变翼型旋翼 334 

参考文献 340 

索引 343 

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