無人機(jī)螺旋槳的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)

目錄
前言
第1章　螺旋槳概述　1　
1.1　螺旋槳的組成與分類　1　
1.2　螺旋槳的動(dòng)量方程　2　
1.3　螺旋槳的能量方程　3　
1.4　螺旋槳的理想效率　7
第2章　翼型與螺旋槳　11　
2.1　葉素與速度三角形　11　
2.2　翼型的參數(shù)　12　
2.2.1　翼型的幾何參數(shù)　12　
2.2.2　翼型的空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)　13　
2.3　螺旋槳設(shè)計(jì)中對翼型的要求　21　
2.3.1　螺旋槳的常用翼型　21　
2.3.2　對翼型的一般要求　25　
2.3.3　對翼型的特殊要求　26　
2.3.4　翼型性能對螺旋槳性能的影響　26　
2.4　螺旋槳相似準(zhǔn)則　29　
2.4.1　螺旋槳相似準(zhǔn)則的推導(dǎo)　29　
2.4.2　螺旋槳相似準(zhǔn)則的物理意義　31　
2.4.3　螺旋槳相似準(zhǔn)則的應(yīng)用　31
第3章　無人機(jī)螺旋槳初步設(shè)計(jì)方法與實(shí)例　35　
3.1　螺旋槳設(shè)計(jì)條件的確定　35　
3.1.1　飛行（器）條件　35　
3.1.2　發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)條件　36　
3.1.3　螺旋槳本體條件　37　
3.2　應(yīng)用Betz條件初步設(shè)計(jì)螺旋槳的方法　38　
3.2.1　螺旋槳設(shè)計(jì)中的Betz條件　38　
3.2.2　應(yīng)用Betz條件的基本公式　40　
3.3　設(shè)計(jì)實(shí)例　42　
3.3.1　設(shè)計(jì)參數(shù)與要求　42　
3.3.2　應(yīng)用Betz條件的設(shè)計(jì)　43　
3.3.3　設(shè)計(jì)結(jié)果的表示　46　
3.3.4　檢查與校核　47
第4章　螺旋槳性能計(jì)算　49　
4.1　螺旋槳性能計(jì)算的基本概念　49　
4.1.1　絕對運(yùn)動(dòng)中的速度和加速度　49　
4.1.2　相對運(yùn)動(dòng)中的速度和加速度　50　
4.1.3　基本方程　51　
4.2　基于渦格法的螺旋槳性能計(jì)算　53　
4.2.1　傳統(tǒng)的渦格法　53　
4.2.2　改進(jìn)的渦格法　57　
4.3　基于求解N-S方程的螺旋槳性能計(jì)算　64　
4.3.1　用于流場求解的控制方程　64　
4.3.2　邊界條件與初始條件　65　
4.3.3　湍流模型　67　
4.3.4　旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與交界面　69　
4.3.5　N-S方程的數(shù)值求解方法　70
第5章　無人機(jī)螺旋槳優(yōu)化設(shè)計(jì)　72　
5.1　螺旋槳優(yōu)化設(shè)計(jì)方法簡介　72　
5.2　基于遺傳算法的優(yōu)化設(shè)計(jì)　74　
5.2.1　遺傳算法　75　
5.2.2　基于渦格法的遺傳算法尋優(yōu)　82　
5.3　基于代理模型的遺傳算法尋優(yōu)　83
第6章　螺旋槳的風(fēng)洞試驗(yàn)　86　
6.1　螺旋槳風(fēng)洞試驗(yàn)的分類　86　
6.2　風(fēng)洞試驗(yàn)的裝置　88　
6.2.1　空氣動(dòng)力天平簡介　88　
6.2.2　試驗(yàn)裝置　89　
6.3　風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正　91　
6.4　風(fēng)洞試驗(yàn)方案的確定與試驗(yàn)的典型步驟　93　
6.4.1　確定風(fēng)洞試驗(yàn)方案時(shí)需要考慮的其他因素　93　
6.4.2　關(guān)于螺旋槳試驗(yàn)效率大于1的問題　94　
6.4.3　風(fēng)洞試驗(yàn)的典型步驟　95
第7章　涵道螺旋槳設(shè)計(jì)方法　98　
7.1　涵道螺旋槳的快速設(shè)計(jì)方法　99　
7.1.1　動(dòng)量理論　100　
7.1.2　螺旋槳槳葉設(shè)計(jì)過程　101　
7.1.3　初始涵道數(shù)據(jù)　104　
7.1.4　試驗(yàn)驗(yàn)證　105　
7.2　槳尖間隙對涵道螺旋槳性能的影響　108　
7.2.1　地面試驗(yàn)與數(shù)值模擬方法　109　
7.2.2　結(jié)果分析與討論　111　
7.3　涵道螺旋槳推力矢量新方法　126　
7.3.1　關(guān)于16H-1的研究　128　
7.3.2　X-49氣動(dòng)性能的數(shù)值模擬研究　133　
7.3.3一種新型VTDP系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)　133　
7.3.4　三種VTDP系統(tǒng)性能的對比　136
第8章　螺旋槳設(shè)計(jì)研究中的其他問題　142　
8.1　螺旋槳與噪聲　142　
8.1.1　相關(guān)概念及螺旋槳的發(fā)聲機(jī)理　142　
8.1.2　螺旋槳?dú)鈩?dòng)聲學(xué)的數(shù)值計(jì)算　146　
8.1.3　螺旋槳?dú)鈩?dòng)聲學(xué)的試驗(yàn)研究　147　
8.2　對轉(zhuǎn)螺旋槳　150　
8.3　螺旋槳與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配　152　
8.3.1　活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能　152　
8.3.2　螺旋槳與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的作圖法　153　
8.3.3　螺旋槳與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配情況的評價(jià)　154　
8.4　展望　163
參考文獻(xiàn)　164　　
附錄　167
附錄1　SCLKY翼型外形與性能　167
附錄2　LIMBACHL275EF發(fā)動(dòng)機(jī)性能　174
附錄3　L2400DX發(fā)動(dòng)機(jī)性能數(shù)據(jù)　175