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直升機空氣動力學叢書先進旋翼設計空氣動力學 版權信息
- ISBN：9787030639851
- 條形碼：9787030639851 ; 978-7-03-063985-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
直升機空氣動力學叢書先進旋翼設計空氣動力學 本書特色
本書結合國外旋翼設計理念與作者團隊的高性能旋翼設計經驗積累，詳細闡述了先進旋翼翼型及槳葉氣動外形設計方法。
直升機空氣動力學叢書先進旋翼設計空氣動力學 內容簡介
旋翼空氣動力學是功率型飛行器（包括直升機、螺旋槳飛機及旋翼機等）的空氣動力學的核心內容。直升機旋翼空氣動力學問題是直升機設計過程中的先導并且是具有全局性影響的重要研究問題。本書將從八個方面描述旋翼氣動聲學基礎與控制：旋翼非定？諝鈩恿W、優化設計方法、旋翼翼型氣動設計、變翼型在旋翼翼型動態失速控制的應用、旋翼氣動外形參數分析、新型槳尖的應用設計研究、主動設計方法、主動流動控制試驗研究。從數學角度介紹數值模擬技術和理論計算方法的原理，在側重于物理概念的基礎上，從直升機設計工程的角度闡明直升機旋翼空氣動力學的原理和現代前沿研究態勢。
直升機空氣動力學叢書先進旋翼設計空氣動力學 目錄
目錄
叢書序
序
前言
符號表
第1章緒論 1
1.1 直升機的應用與未來發展 1
1.2 直升機旋翼氣動性能 6
1.2.1 旋翼氣動性能的重要性 6
1.2.2 旋翼氣動環境的復雜特征 8
1.3 旋翼氣動外形設計 10
1.3.1 旋翼氣動外形設計發展階段 10
1.3.2 旋翼翼型 11
1.3.3 槳葉三維氣動外形 13
1.3.4 槳尖氣動外形 14
1.3.5 旋翼主動流動控制 15
1.4 本書的脈絡與特色 16
參考文獻 19
第2章旋翼翼型空氣動力學特性 22
2.1 旋翼翼型靜態氣動特性 22
2.1.1 翼型厚度對氣動特性的影響 22
2.1.2 翼型彎度對氣動特性的影響 24
2.1.3 翼型前緣半徑對氣動特性的影響 26
2.2 旋翼翼型動態失速特性 27
2.2.1 翼型運動參數對動態失速特性的影響 30
2.2.2 前緣外形對翼型動態失速特性的影響 34
2.2.3 動態失速渦特性測量試驗 40
2.3 非定常來流環境下旋翼翼型氣動特性 44
2.3.1 變來流{定迎角狀態下旋翼翼型非定常氣動特性 46
2.3.2 變來流{變迎角耦合狀態下旋翼翼型非定常氣動特性 49
2.3.3 變來流下翼型動態失速渦特性 53
2.3.4 不同相位差對旋翼翼型動態失速特性的影響 57
2.3.5 不同前緣外形對旋翼翼型動態失速特性的影響 58
2.3.6 三維狀態下旋翼翼型動態失速特性 60
參考文獻 66
第3章旋翼翼型氣動設計方法 70
3.1 旋翼翼型設計的發展 70
3.2 旋翼翼型設計準則 73
3.3 翼型參數化方法 77
3.3.1 Hicks-Henne函數 77
3.3.2 CST方法 78
3.3.3 Bezier曲線 79
3.4 基于遺傳算法的翼型靜態優化設計方法 79
3.4.1 設計目標與約束條件 80
3.4.2 翼型優化結果與分析 81
3.4.3 優化翼型定常氣動特性 82
3.4.4 優化翼型非定常氣動特性 84
3.5 基于伴隨方程的翼型優化設計方法 85
3.5.1 梯度求解及設計空間參數化 86
3.5.2 旋翼翼型優化流程 86
3.5.3 旋翼翼型優化算例 87
3.6 基于反設計方法的旋翼翼型設計方法 91
3.6.1 旋翼翼型反設計方法 91
3.6.2 旋翼翼型反設計驗證 93
3.6.3 懸停狀態旋翼翼型反設計分析 97
3.6.4 前飛狀態旋翼翼型反設計分析 98
3.7 動態環境下旋翼翼型優化設計方法 100
3.7.1 非定常氣動特性設計目標 101
3.7.2 序列二次規劃算法 102
3.7.3 動態環境下旋翼翼型優化與分析 103
3.7.4 非設計狀態下優化翼型的動態失速特性 105
3.7.5 優化翼型的靜態氣動特性分析 107
參考文獻 109
第4章旋翼槳葉氣動外形設計 113
4.1 旋翼槳葉三維氣動外形設計進展 113
4.2 旋翼氣動性能參數 116
4.2.1 槳盤載荷與功率載荷 116
4.2.2 懸停效率 117
4.2.3 前飛旋翼當量升阻比 121
4.3 槳葉翼型配置對旋翼氣動特性的影響 121
4.3.1 翼型彎度影響 122
4.3.2 翼型厚度影響 124
4.4 槳尖設計原理 125
4.4.1 槳尖氣動環境 125
4.4.2 后掠槳尖的剖面等效迎角 127
4.4.3 后掠槳葉、前掠槳葉與矩形槳葉的對比 128
4.5 槳尖氣動外形參數影響規律 134
4.5.1 槳尖后掠對旋翼氣動性能的影響 134
4.5.2 槳尖下反對旋翼氣動性能的影響 139
4.6 旋翼槳葉的優化設計 146
4.6.1 旋翼槳葉單一外形參數的優化設計 146
4.6.2 旋翼槳葉氣動外形綜合設計 153
4.6.3 高性能共軸剛性旋翼槳葉設計 168
4.6.4 傾轉旋翼機旋翼槳葉設計 176
參考文獻 181
第5章新型槳尖旋翼設計實例 184
5.1 新型槳尖基本構型 184
5.2“黑鷹”直升機旋翼 186
5.2.1“黑鷹”直升機概況 186
5.2.2 旋翼設計思路與槳葉外形特征 187
5.3 BERP旋翼 191
5.3.1 BERP旋翼設計思路 191
5.3.2 BERP槳尖的*新改進||BERPⅣ.194
5.4 新型低噪聲旋翼 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
參考文獻 234
第6章基于合成射流的旋翼主動流動控制方法 236
6.1 合成射流控制技術的發展 236
6.1.1 合成射流在翼型失速控制方面的研究 236
6.1.2 翼型動態失速特性的合成射流控制研究 238
6.1.3 旋翼非定常氣動特性的合成射流控制研究 238
6.2 合成射流的渦流場特征 239
6.3 翼型靜態失速的合成射流控制特性 245
6.3.1 合成射流控制邊界條件 245
6.3.2 合成射流控制翼型失速機理 247
6.3.3 合成射流對翼型靜態失速的控制規律 253
6.4 翼型動態失速的合成射流控制特性 258
6.4.1 VR-7B翼型動態失速控制 258
6.4.2 合成射流控制翼型動態失速的參數影響 260
6.5 旋翼非定常氣動特性的合成射流控制 267
6.5.1 射流位置的影響分析 267
6.5.2 射流動量系數的影響分析 269
6.5.3 射流偏角的影響分析 272
6.6 旋翼合成射流控制試驗 276
6.6.1 試驗方法 276
6.6.2 翼型失速特性合成射流控制試驗 280
6.6.3 翼型失速特性合成射流控制參數影響試驗 282
6.6.4 旋翼合成射流控制原理性試驗 288
參考文獻 295
第7章智能旋翼主動流動控制方法 298
7.1 動態下垂前緣方法 298
7.1.1 動態下垂前緣的運動規律 299
7.1.2 動態下垂前緣控制試驗 300
7.1.3 動態下垂前緣控制旋翼翼型動態失速特性的參數分析 301
7.1.4 動態下垂前緣控制參數的優化 304
7.1.5 旋翼動態下垂前緣控制 308
7.2 后緣小翼方法 313
7.2.1 后緣小翼對旋翼翼型動態失速的控制機理 314
7.2.2 旋翼氣動性能的后緣小翼控制 318
7.2.3 后緣小翼對旋翼氣動性能控制的參數影響 323
7.3 自適應旋翼 326
7.3.1 變轉速旋翼 326
7.3.2 變直徑旋翼 328
7.3.3 智能扭轉旋翼 331
7.3.4 變翼型旋翼 334
參考文獻 340
索引 343
彩圖
叢書序
序
前言
符號表
第1章緒論 1
1.1 直升機的應用與未來發展 1
1.2 直升機旋翼氣動性能 6
1.2.1 旋翼氣動性能的重要性 6
1.2.2 旋翼氣動環境的復雜特征 8
1.3 旋翼氣動外形設計 10
1.3.1 旋翼氣動外形設計發展階段 10
1.3.2 旋翼翼型 11
1.3.3 槳葉三維氣動外形 13
1.3.4 槳尖氣動外形 14
1.3.5 旋翼主動流動控制 15
1.4 本書的脈絡與特色 16
參考文獻 19
第2章旋翼翼型空氣動力學特性 22
2.1 旋翼翼型靜態氣動特性 22
2.1.1 翼型厚度對氣動特性的影響 22
2.1.2 翼型彎度對氣動特性的影響 24
2.1.3 翼型前緣半徑對氣動特性的影響 26
2.2 旋翼翼型動態失速特性 27
2.2.1 翼型運動參數對動態失速特性的影響 30
2.2.2 前緣外形對翼型動態失速特性的影響 34
2.2.3 動態失速渦特性測量試驗 40
2.3 非定常來流環境下旋翼翼型氣動特性 44
2.3.1 變來流{定迎角狀態下旋翼翼型非定常氣動特性 46
2.3.2 變來流{變迎角耦合狀態下旋翼翼型非定常氣動特性 49
2.3.3 變來流下翼型動態失速渦特性 53
2.3.4 不同相位差對旋翼翼型動態失速特性的影響 57
2.3.5 不同前緣外形對旋翼翼型動態失速特性的影響 58
2.3.6 三維狀態下旋翼翼型動態失速特性 60
參考文獻 66
第3章旋翼翼型氣動設計方法 70
3.1 旋翼翼型設計的發展 70
3.2 旋翼翼型設計準則 73
3.3 翼型參數化方法 77
3.3.1 Hicks-Henne函數 77
3.3.2 CST方法 78
3.3.3 Bezier曲線 79
3.4 基于遺傳算法的翼型靜態優化設計方法 79
3.4.1 設計目標與約束條件 80
3.4.2 翼型優化結果與分析 81
3.4.3 優化翼型定常氣動特性 82
3.4.4 優化翼型非定常氣動特性 84
3.5 基于伴隨方程的翼型優化設計方法 85
3.5.1 梯度求解及設計空間參數化 86
3.5.2 旋翼翼型優化流程 86
3.5.3 旋翼翼型優化算例 87
3.6 基于反設計方法的旋翼翼型設計方法 91
3.6.1 旋翼翼型反設計方法 91
3.6.2 旋翼翼型反設計驗證 93
3.6.3 懸停狀態旋翼翼型反設計分析 97
3.6.4 前飛狀態旋翼翼型反設計分析 98
3.7 動態環境下旋翼翼型優化設計方法 100
3.7.1 非定常氣動特性設計目標 101
3.7.2 序列二次規劃算法 102
3.7.3 動態環境下旋翼翼型優化與分析 103
3.7.4 非設計狀態下優化翼型的動態失速特性 105
3.7.5 優化翼型的靜態氣動特性分析 107
參考文獻 109
第4章旋翼槳葉氣動外形設計 113
4.1 旋翼槳葉三維氣動外形設計進展 113
4.2 旋翼氣動性能參數 116
4.2.1 槳盤載荷與功率載荷 116
4.2.2 懸停效率 117
4.2.3 前飛旋翼當量升阻比 121
4.3 槳葉翼型配置對旋翼氣動特性的影響 121
4.3.1 翼型彎度影響 122
4.3.2 翼型厚度影響 124
4.4 槳尖設計原理 125
4.4.1 槳尖氣動環境 125
4.4.2 后掠槳尖的剖面等效迎角 127
4.4.3 后掠槳葉、前掠槳葉與矩形槳葉的對比 128
4.5 槳尖氣動外形參數影響規律 134
4.5.1 槳尖后掠對旋翼氣動性能的影響 134
4.5.2 槳尖下反對旋翼氣動性能的影響 139
4.6 旋翼槳葉的優化設計 146
4.6.1 旋翼槳葉單一外形參數的優化設計 146
4.6.2 旋翼槳葉氣動外形綜合設計 153
4.6.3 高性能共軸剛性旋翼槳葉設計 168
4.6.4 傾轉旋翼機旋翼槳葉設計 176
參考文獻 181
第5章新型槳尖旋翼設計實例 184
5.1 新型槳尖基本構型 184
5.2“黑鷹”直升機旋翼 186
5.2.1“黑鷹”直升機概況 186
5.2.2 旋翼設計思路與槳葉外形特征 187
5.3 BERP旋翼 191
5.3.1 BERP旋翼設計思路 191
5.3.2 BERP槳尖的*新改進||BERPⅣ.194
5.4 新型低噪聲旋翼 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
參考文獻 234
第6章基于合成射流的旋翼主動流動控制方法 236
6.1 合成射流控制技術的發展 236
6.1.1 合成射流在翼型失速控制方面的研究 236
6.1.2 翼型動態失速特性的合成射流控制研究 238
6.1.3 旋翼非定常氣動特性的合成射流控制研究 238
6.2 合成射流的渦流場特征 239
6.3 翼型靜態失速的合成射流控制特性 245
6.3.1 合成射流控制邊界條件 245
6.3.2 合成射流控制翼型失速機理 247
6.3.3 合成射流對翼型靜態失速的控制規律 253
6.4 翼型動態失速的合成射流控制特性 258
6.4.1 VR-7B翼型動態失速控制 258
6.4.2 合成射流控制翼型動態失速的參數影響 260
6.5 旋翼非定常氣動特性的合成射流控制 267
6.5.1 射流位置的影響分析 267
6.5.2 射流動量系數的影響分析 269
6.5.3 射流偏角的影響分析 272
6.6 旋翼合成射流控制試驗 276
6.6.1 試驗方法 276
6.6.2 翼型失速特性合成射流控制試驗 280
6.6.3 翼型失速特性合成射流控制參數影響試驗 282
6.6.4 旋翼合成射流控制原理性試驗 288
參考文獻 295
第7章智能旋翼主動流動控制方法 298
7.1 動態下垂前緣方法 298
7.1.1 動態下垂前緣的運動規律 299
7.1.2 動態下垂前緣控制試驗 300
7.1.3 動態下垂前緣控制旋翼翼型動態失速特性的參數分析 301
7.1.4 動態下垂前緣控制參數的優化 304
7.1.5 旋翼動態下垂前緣控制 308
7.2 后緣小翼方法 313
7.2.1 后緣小翼對旋翼翼型動態失速的控制機理 314
7.2.2 旋翼氣動性能的后緣小翼控制 318
7.2.3 后緣小翼對旋翼氣動性能控制的參數影響 323
7.3 自適應旋翼 326
7.3.1 變轉速旋翼 326
7.3.2 變直徑旋翼 328
7.3.3 智能扭轉旋翼 331
7.3.4 變翼型旋翼 334
參考文獻 340
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直升機空氣動力學叢書先進旋翼設計空氣動力學 作者簡介
招啟軍(1977- )，江蘇金湖人，博士，南京航空航天大學航空宇航學院及直升機旋翼動力學國家級重點實驗室教授、博士生導師。主要從事直升機CFD、空氣動力學、旋翼氣動噪聲、流動主動控制研究、高性能旋翼氣動設計、飛行器隱身設計等領域的研究工作。2005年在直升機旋翼動力學國家級重點實驗室工作，歷任講師、副教授、教授(2008年破格)。2009年至2010年美國Maryland大學航空系訪問學者。擔任本科生的直升機空氣動力學(江蘇省精品課程)、航空航天概論，研究生的高等直升機空氣動力學、直升機CFD等課程的教學工作。主持國防“973''項目課題、國家自然科學基金、國防航空預研、總裝重點實驗室基金、航空創新基金、航空支撐等科研項目。在《Joumal of American Helicopter Society》《Journal of Aircraft》《Ae rospace Scierice and Technology》《力學學報》《航空學報》等國內外知名期刊和學術會議上發表論文150佘篇，其中SCI和El收錄110余篇。獲得國防科技進步二等獎和三等獎，獲江蘇省“青藍工程”中青年學術帶頭人、“333”高層次人才培養計劃等榮譽稱號。2006年獲“江蘇省優秀博士學位論文”。所在團隊為國防科技創新團隊。
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