直升机总体设计课程设计Z22.doc

1、直升机总体设计课程设计（Z22）（0301146席华彬）1. 参考文献1 19932 直升机空气动力学，王适存。34 直升机飞行性能讣算方法于册航空丄业出版社5 Helicopter Theorr Wayne Johnson2. 原始参数用途： 通用运输直升机：战技指标：航程： 大于500km：动升限：大于4000m；静升限：大于2500m；般大飞行速度（海平面）：大于250knVh ；最大爬升率：大于5m/s：3确定直升机形式该直升机总重小于2吨.屈干轻型直升机。而轻型直升机普遍采用的形式有共轴式和单旋翼帯尾桨。 由于共轴式形式结构复杂，成木商，所以采用单旋翼帶尾桨形式.从工程实践上，该形式

2、比较成熟，成木 也低。4. 确定总体参数1）桨盘载荷桨盘载荷主要影响悬停升限、垂直杷升速度.使用升限、最大祀升速度性能等。同时满足其性能后，它也影响有效载荷占总重虽的比例CZ22的桨盘戦荷的选取根据统计数据.一般小型直升机的桨盘報荷都小于200N/m2 c所以Z22的桨盘戦荷取170N/o2）发动机选取初步选择发动机艾利逊25O-C3OJ：额定功率：344 kw燃油消耗率： 0.4kg/（kwh）3）里址效率文献1中p78列出了若T直升机的重址效率数据，一般直升机的重量效率在0.5附近。Z22取0.5。直升 机的总重可由下列公式（见文献p62公式616-2）估讣：G亠G-GfG =4x10Gf

3、 :燃汕相对重虽A :系数.涡轴式发动机一般在3.0左右L :航程（预先估计.以后在迭代计算）4）翼型选取为了简化计算.选取矩形桨叶，翼型NACA23012.桨叶负扭转7度，桨叶宽度为 0.330m,最大升力系数为1.4 （此参数估计的.伙I为没有资料）。5）桨尖速度桨尖速度的取值受到局部激波、失速、储备动能的影响。对于飞行速度不大的直升机一般可由下式（见文献lp68公式611）估计Q=6/rhoO系数，除以海平血大气密度A=6/rho5系数，除以2500m商度的大气密度A=6/rhol系数，除以4000m商度的大气密度Cv =0.3000 0.4000 0.5000 0.6000 0.700

4、0 0.800() 0.9000 1.0000 1.1000Cx =(0.0085 0.0086 0.0087 0.0090 0.0096 0.0104 0.0116 0.0132 0.0150) NACA23012的升阻比曲线数据9) 悬停升限校核单旋翼直升机的悬停时的旋翼需用功率可由文献p30公式38估计:单位需用功率2-乞吳叫侥_ 4x1000 Cv7其中Nr=Nr /(Gxg). G为直升机质址升力系数确定见文献1，p31公式310C _ 人卩 KkQgRf b计算出2500m岛度的升力系数后，由NACA230012翼型升阻曲线插值出2500m禹度的阻力系数值。2500m高度时的直升机

5、需用功率其中G为直升机总质址由于缺少发动机的输出功率一商度数据，2500m处发动机输出功率暂取0高度额定输出功率的80%。 比较直升机需用功率和发动机输出功率.如果发动机输出功率女于直升机需用功率，在2500m悬停 没有问題。10）海平面最大爬升速度直升机的前飞需用功率可由文献1, p31公式39估讣：总位需用功率：Nr =- 乞Q/? + - 上+ Id 运匕3r 4x1000 kTK Cv7 2450 kV0 A 1000x2 A 0其中（为单位废阻，为C/（Gxg）, G为直升机质址CCV的确定如上9.直升机需用功率Nr=NrxGxg/作出0高度的需用功率一速度曲线.需用功率最小点对应经

6、济速度，发动机输出功率除去最小需用功率后 其余功率用來爬升。最大爬升率估算匕込=-Nr）/G（A,:发动机商度持性系数）11）最大航程有了海平ihi的直升机前飞需用功率一速度曲线.见文献p36直升机的有利速度确定是由通过原点的直线与需用功率一速度曲线相切的那个点对应的速度。Z22的巡航燃油重虽（直升机总载荷减去任务载荷，装备乘员裁荷）：G 血=（GxG400 160）x0.9G :直升机质量G :重址效率取用于巡航燃油占总燃油的90%, 10%为不可用油.余汕，用于悬停.起飞等用油。 航程：Vper:有利速度Pfud :有利巡航每小时油耗12）最大飞行速度在0高度的直升机需用功率一速度曲线上直

7、接取的，十需用功率等干发动机输出功率时的那个速 度就是最大速度.是在额定功率下的最大速度。閑为发动机的最大状态的功率没有数据c注：计算出最大飞行速度后，比较确定桨叶载荷，桨尖速度时估讣的最大速度.如果不相同，就 需要反复修正。木程序计算时，刚好相等.那就不用迭代计算了。13）动升限校核由于没有发动机输出功率一商度曲线，在这儿只能校核在4000m岛度直升机的昴大爬升速度能否超过 lm/s,如果能.它的动升限就能够大于4000nVs.仿照汁算海平制最大爬升速度，讣算4000m商度的直升机的需用功率一速度曲线。这儿.取4000m高度发动机输出为海平面额定功率的55%。5. 直升机重量分析参考文献1，

8、讯8的一套直升机重虽估算公式进行=7.283310-()115PG5 = 1.863846BG076286= 7.8494Gl287-(.429-0.858q =严 6G6=0.3284G-630.659= 1.25873G10185 -03295G8 = 50.5172G0247646G1o=4.96214*1O-4G1321Gh =20.3769* lOG1298Gl：跷跷板旋驰重虽G2：机体重罐G3：传动系统重虽G4：尾部重虽G5：起落装宜重虽G7：飞行操纵系统重虽G8：液，气，电系统重虽G10：仪表重量G11：内设重虽计算重运效率G = (G-G1-G2-G3-G4-G5-G6-G7-

9、G8-G1O-G11)/G 计算出Z22的重址效率接近05这与在重址估算时的接近.所以不需要迭代汁算C 6计算程序计算匸具：MATLAB6.5文件名：para.m .运行结果：=总体参数=直升机总重：1642.2287kg发动机额定功率：344.3kw旋翼实度:0.041167桨尖速度：2I0nVs桨叶半径：5.4895m桨叶片数：2桨叶宽度：0.33m桨盘載荷：170N/1M2桨叶戦荷：4129.4758N/mA2功率載荷：46.7437N/kw=悬停升限=比较2500m处直升机能否悬停发动机输出功帑取海平倆的80%直升机需用功率：239.1298kw2500m商度发动机输出功率：275.4

10、4kw悬停升限满足要求=最大爬升速度=战技指标：5m/s0m商度报大爬升速度：96168m/s最大飞行杷升速度满足要求=最大飞行速度=战技指标：250 knVliOm商度最大飞行速度：263.9007 knVh垠大飞行速度满足要求=最大航程=战技指标：500 km有利速度：164 kni/liOm商度最大航程：618.9116 km最大航程满足要求=动升限=4000m高度的发动机输出功率设为海平面的55%4000m高度时的经济速度:143knVh4000m高度最大爬升速度:1.9776m/s4000m高度的最大爬升速度大于lm/s,动升限满足要求=重虽:分析=跷跷板式旋嶷重量：79.1059kg机体重址：398.3628kg动力装置重S： 109.6284kg传动系统重虽：22.9545kg