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。
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%。