Principles of Helicopter Aerodynamics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Leishman, J.Gordon

出品人:

页数:864

译者:

出版时间:2006-4

价格:$ 179.67

装帧:HRD

isbn号码:9780521858601

丛书系列:

图书标签:

• Helicopter Aerodynamics
• Rotorcraft
• Aerodynamics
• Fluid Dynamics
• Engineering
• Aviation
• Vertical Flight
• Rotary Wing
• Aircraft Design
• Aerospace Engineering

《直升机空气动力学原理》：一部深入探索复杂飞行动力学的权威著作 内容简介 本书《直升机空气动力学原理》，聚焦于直升机飞行这一复杂且多学科交叉的领域，为读者提供了一套全面、深入且结构严谨的理论框架。本书旨在剖析直升机在各种飞行状态下，气流如何与旋翼系统及机身相互作用，并精确预测由此产生的空气动力效应。 本书的叙述风格严谨而注重实践应用，深入挖掘了从基础空气动力学原理到尖端旋翼设计与控制策略之间的内在联系。我们避免了对现有教科书的简单重复，而是力求在关键概念的阐释上更具洞察力，尤其是在处理非定常效应、三维流动特性以及复杂失速现象时，提供了独到的分析视角。 第一部分：基础理论与旋翼系统建模 全书始于对空气动力学基本定律的系统回顾，但很快便将重点转移到直升机特有的环境——旋转翼。 第1章：流体力学基础与空气动力学引言 本章回顾了欧拉方程、纳维埃-斯托克斯方程在处理旋转流体时的简化形式，以及边界层理论在预测旋翼叶片表面分离点上的重要性。重点讨论了翼型理论在二维非粘性流体中的应用，并引入了动量理论和叶素动量理论（Blade Element Momentum Theory, BEMT）作为分析旋翼性能的基石。 第2章：叶素动量理论的深化与局限性 本章对BEMT进行了详尽的推导和扩展。我们详细分析了如何将诱导速度精确地纳入模型，并探讨了如何修正以适应高速旋转带来的压缩效应和尖端涡流的影响。与传统教科书不同，本章着重讨论了如何利用迭代法求解非线性方程组，以精确预测悬停和前飞状态下的推力、扭矩和功率需求。同时，本书批判性地评估了BEMT在线性工作范围之外，例如在高攻角和失速条件下的预测精度，并指明了其理论局限性。 第3章：三维旋转翼空气动力学 这是本书的核心章节之一。我们超越了二维翼型假设，深入研究了旋翼叶片作为有限长三维体受到的空气动力载荷分布。探讨了叶尖涡的形成、结构及其对后续叶片气动效率的负面影响。通过引入更复杂的涡流模型（如更先进的涡流格点法），本章展示了如何更真实地模拟叶片掠过后留下的复杂尾流场，并解释了如何通过设计叶尖形状来减小诱导阻力。 第二部分：非定常空气动力学与控制面设计 直升机飞行本质上是高度非定常的。本部分专门针对旋转带来的周期性变化和气动力的动态响应进行深入分析。 第4章：周期性气动载荷与气象效应 本章详细分析了直升机在平飞时，由于迎角周期性变化（由于旋翼旋转和前进速度共同作用）所产生的各种谐波载荷。重点讨论了由于当地气流速度变化导致的气动耦合振动，这是引发“抖振”的关键因素。此外，本章还包含对阵风、风切变（Wind Shear）等瞬态大气扰动对旋翼气动性能影响的量化分析方法。 第5章：失速现象与旋翼气动抑制 失速是直升机设计和操作中必须谨慎处理的问题。本章不再仅停留在二维失速迎角的概念上，而是深入探讨了三维非定常失速（如旋翼进入自身尾流，或受大侧风影响时）的机理。我们探讨了如何利用先进的气动弹性分析工具来预测叶片表面压力分布的剧烈变化，以及如何通过优化翼型设计（如采用深弯度或后掠翼尖）来推迟或缓解失速的发生，从而拓宽旋翼的工作包线。 第6章：变距机构与周期变距控制 本章侧重于如何通过周期变距（Cyclic Pitch）控制系统来操纵旋翼盘的倾斜，实现平移飞行。我们详细解析了如何通过傅里叶级数分解来精确计算所需的周期变距输入，以平衡不同旋翼象限的气动载荷分布。本书提出了一个优化的控制律模型，该模型能够考虑气动弹性延迟和桨毂的机械响应时间，以实现更精确的姿态控制。 第三部分：阻力分析、性能与特殊飞行状态 本书的最后一部分将理论应用于实际性能评估和探索直升机独特的飞行模式。 第7章：阻力与功率分析 准确分离和量化直升机上的各类阻力是性能预测的关键。本章对寄生阻力（机身、传动系统）和诱导阻力进行了细致的区分和计算。我们引入了最新的阻力系数数据库，并利用计算流体力学（CFD）的后处理技术，展示了如何精确量化收尾过程中的气动损失。特别关注了由于桨毂效应和桨毂阻力对总功率消耗的影响。 第8章：高速飞行与跨速限制 直升机高速飞行时，其气动特性急剧恶化。本章专注于分析桨叶的局部跨音速效应。当叶尖速度接近或超过音速时，激波的形成如何显著增加阻力并降低推力。本书提出了一种基于激波边界层相互作用模型的预测方法，并探讨了通过超/跨音速翼型设计（如尖锐前缘、双凸轮翼型）来推迟或减轻跨音速阻力发散的工程策略。 第9章：特殊飞行状态：下降速度与地面效应 本章探讨了直升机在垂直下降（Autorotation）过程中的空气动力学。分析了叶片失速和变距对能量回收效率的影响。此外，对地面效应（Ground Effect）进行了详细的物理建模。我们不仅计算了地面前悬停时诱导速度的降低，还深入分析了当直升机在近地面前进时，地面对旋翼尾流结构产生的复杂再循环和反射效应，这对于起降操作的精确控制至关重要。 结语 《直升机空气动力学原理》结构紧凑，内容前沿，旨在为航空航天工程师、高级学生以及专业研究人员提供一个深入理解和驾驭直升机复杂空气动力学的强大工具。本书强调理论与实际数据验证的结合，力求在为读者建立坚实理论基础的同时，也赋予其解决实际工程挑战的能力。

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