《直升机空气动力学与性能》是一本面向航空航天工程专业(直升机维修工程专业方向)的教材。在本教材的编写过程中，参考、吸收了国内外同类教材的优点，把握民航直升机维修保障人员需要掌握的直升机知识主线，着重从物理概念的角度讲清楚基本原理，为以后实际工作应用打下基础。本书难易适当，可作为直升机维修工程专业方向学生的教材，也可供直升机驾驶员等其他从业人员参考。
本书共9章，第1章绪论，介绍了直升机的概念、直升机的发展历史、直升机分类，并简要介绍了直升机的组成。第2章
空气动力学基础，首先介绍了空气动力学相关基础理论，包括连续介质假设、空气的基本物理性质、流体模型化以及国际标准大气的概念，然后在此基础上通过对流体微团运动分析，引出空气动力学基本方程，包括质量方程、动量方程以及能量方程。第3章是低速空气动力学，主要介绍机翼形状、相对气流与迎角的概念，进而介绍桨叶升力、阻力的产生，升阻比以及极曲线的概念。第4章是高速空气动力学，包括热力学基础知识、高速空气动力学基础理论和翼型的高速空气动力特性
。第5章是旋翼空气动力学，首先介绍直升机的旋翼系统，然后介绍旋翼拉力的产生、拉力公式和拉力方向，最后介绍桨叶的挥舞运动和旋翼锥体的倾斜以及桨叶的摆振运动。第6章从直升机的平衡、稳定性和操纵性三方面介绍直升机的基本特性。第7章是直升机的基本机动飞行，包括平飞、上升、下降、垂直飞行、盘旋、起飞、着陆以及风对滑行、接地飞行及着陆的影响，主要介绍各飞行状态对应的运动方程、基本性能和操纵原理。第8章为直升机的特殊飞行状态，主要介绍直升机自转下滑、旋翼失速、涡环状态、地面共振、尾桨失效、动态翻滚等内容。第9章为重量与平衡，主要介绍直升机重心位置的确定原理以及计算方法。
在本教材编写过程中，编者得到了
中国民用航空飞行学院
刘小磊老师、中国民航局飞行标准司陈曦光处长
的倾力帮助以及中国民用航空飞行学院飞行技术学院飞行力学教研室的大力支持，并参阅了许多学者的著作，在此深表感谢。
由于编者的水平和时间有限，参考资料不足，在本教材的编写中难免有疏漏和不妥之处，恳请广大读者批评指正。
作者2023.9
第1章绪论
1.1直升机的概念
1.2直升机的发展
1.3直升机的分类
1.3.1按起飞重量分类
1.3.2按用途分类
1.3.3按结构形式分类
1.4直升机的基本组成
1.4.1旋翼系统
1.4.2反扭矩系统
1.4.3动力装置
1.4.4传动系统
1.4.5操纵系统
1.4.6起落装置
1.4.7机身
习题1
第2章空气动力学基础
2.1空气动力学基础知识
2.1.1连续介质假设
2.1.2空气的物理性质
2.1.3流体模型化
2.1.4国际标准大气
2.2空气动力学和运动学基础
2.2.1流场
2.2.2流体微团运动分析
2.3一维定常流动的基本方程
2.3.1一维定常流动质量方程
2.3.2一维定常流动动量方程
2.3.3一维定常流动能量方程
习题2
第3章低速空气动力学
3.1机翼形状
3.1.1机翼的剖面形状
3.1.2机翼的平面形状
3.2相对气流和迎角
3.2.1相对气流
3.2.2迎角
3.3升力
3.3.1升力产生的基本原理
3.3.2压力分布的表示方法
3.3.3升力公式
3.3.4升力特性
3.4阻力
3.4.1附面层
3.4.2气动阻力的基本形成
3.4.3直升机的阻力分类
3.4.4阻力公式
3.4.5阻力特性
3.5升阻比和极曲线
3.5.1升阻比
3.5.2性质角
3.5.3极曲线
习题3
第4章高速空气动力学
4.1热力学的基础知识
4.1.1完全气体假设和状态方程
4.1.2内能和焓
4.1.3热力学第一定律
4.1.4热力学第二定律
4.2高速气流特性
4.2.1空气的压缩性
4.2.2马赫数及其物理意义
4.3高速定常一维流动
4.3.1一维定常绝热流的连续性方程
4.3.2一维定常绝热流的能量方程
4.3.3一维定常绝热流各气流参数间的关系
4.4激波和膨胀波
4.4.1扰动的概念
4.4.2弱扰动的传播
4.4.3激波的基本概念
4.4.4膨胀波的基本概念
4.4.5高速附面层
4.4.6激波阻力
4.5翼型的高速空气动力特性
4.5.1翼型的亚声速空气动力特性
4.5.2翼型的跨声速空气动力特性
习题4
第5章旋翼空气动力学
5.1直升机的旋翼系统
5.1.1旋翼的结构形式
5.1.2旋翼的几何参数
5.1.3旋翼和桨叶的工作状态参数
5.2旋翼的拉力
5.2.1旋翼拉力的产生(叶素观点)
5.2.2旋翼拉力的产生(动量观点)滑流理论
5.2.3旋翼的拉力公式
5.2.4旋翼的拉力方向
5.3桨叶的挥舞运动和旋翼锥体的倾斜
5.3.1前飞时旋翼相对气流的不对称性
5.3.2桨叶的自然挥舞运动和受力平衡
5.3.3前飞中旋翼锥体的倾斜
5.4桨叶的摆振运动
习题5
第6章直升机的平衡、稳定性和操纵性
6.1直升机的重心和机体轴系
6.2直升机的平衡
6.2.1直升机的俯仰平衡
6.2.2直升机的方向平衡
6.2.3直升机的横侧平衡
6.2.4重心对平衡的影响
6.3直升机的稳定性
6.3.1直升机前飞中的稳定性
6.3.2直升机悬停时的稳定性
6.4直升机的操纵性
6.4.1直升机主要操纵机构及工作原理
6.4.2操纵直升机的基本原理和方法
6.4.3评定操纵性的主要参数
6.4.4直升机的操纵特点
习题6
第7章直升机的基本机动飞行
7.1平飞
7.1.1平飞的受力平衡
7.1.2平飞功率曲线
7.1.3平飞性能
7.1.4平飞性能的影响因素
7.1.5直升机最大飞行速度的限制
7.1.6飞行包线
7.1.7平飞的操纵原理
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上升性能的影响因素
7.2.4上升的操纵原理
7.2.5上升性能图表
7.3下降
7.3.1下降的受力平衡
7.3.2下降性能
7.3.3下降性能的影响因素
7.3.4下降的操纵原理
7.4垂直飞行
7.4.1悬停
7.4.2垂直上升
7.4.3垂直下降
7.5盘旋
7.5.1盘旋的受力平衡
7.5.2载荷因数
7.5.3盘旋性能参数
7.5.4盘旋的操纵原理
7.5.5直升机左、右盘旋的特点
7.5.6侧滑及其影响
7.6起飞
7.6.1垂直起飞和增速
7.6.2滑跑起飞
7.6.3影响起飞载重量的主要因素
7.7着陆
7.7.1着陆目测
7.7.2垂直着陆
7.7.3滑跑着陆
7.8风对滑行、接地飞行及着陆的影响
7.8.1风对滑行的影响
7.8.2风对接近地面飞行的影响
7.8.3风对着陆目测的影响
习题7
第8章直升机的特殊飞行状态
8.1自转下滑
8.1.1旋翼自转的产生
8.1.2桨叶安装角、桨叶迎角同旋翼自转转速的关系
8.1.3旋翼自转下滑时桨叶空气动力随方位角的变化特点
8.1.4旋翼自转下滑的下降率与前飞速度的关系
8.1.5旋翼自转下滑时的平衡
8.1.6旋翼自转下滑的训练飞行
8.1.7直升机旋翼自转下滑的性能
8.2旋翼失速
8.2.1后行桨叶失速
8.2.2旋翼转速低和桨叶失速
8.3涡环状态
8.3.1涡环形成的原因
8.3.2涡环对直升机飞行性能的影响
8.3.3涡环预防和改出
8.3.4关于尾桨的涡环状态
8.4地面共振
8.4.1地面共振产生的原因
8.4.2如何避免地面共振
8.4.3发生地面共振时的处置
8.4.4注意事项
8.5尾桨失效
8.5.1风对尾桨效率的影响
8.5.2高空尾桨失效
8.5.3尾桨失效的改出技巧
8.6动态翻滚
8.6.1临界条件
8.6.2驾驶杆配平
8.6.3正常起飞和着陆
8.6.4斜坡起飞和着陆
8.6.5桨距的使用
8.6.6预防措施
习题8
第9章重量与平衡
9.1重量与平衡相关术语
9.1.1重量和重心
9.1.2基准
9.1.3力臂与力矩
9.1.4重量组成与限制
9.2重量与平衡原理
9.2.1合力矩定理
9.2.2利用合力矩定理计算重心
9.2.3装载移动、增减后重心位置的确定
9.3典型直升机的重量与平衡计算
9.3.1计算法
9.3.2装载图表法
9.3.3混合法
习题9
参考文献
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