无因次方法在直升机平飞性能试验中的应用作者：赵敬超李昌明来源：《科技创新导报》2011年第17期摘要:在国外的直升机性能飞行试验中大量的使用了无因次试飞方法,而在我国的直升机性能飞行试验中对无因次方法应用较少,应用无因次方法可以通过较少的试验得到相对大量的数据信息,本文对直升机的无因次参数关系进行了推导,对无因次方法进行介绍,并以直升机平飞性能试验为例对无因次方法进行了应用。关键词:直升机无因次方法平飞性能试验中图分类号:V233文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)06(b)-0012-02在国外的直升机性能飞行试验中,无因次方法是一种常用的方法,对于装有涡轮发动机的直升机,特别是可以精确的测量发动机扭矩以及燃油消耗量的直升机应用无因次方法进行飞行试验是可取的。应用无因次方法通过相对较少的试验就可以产生大量与直升机飞行包线相关的信息。在我国的直升机性能试飞中较少的采用了无因次方法进行飞行试验,以平飞性能飞行试验为例,直升机的各种典型构型在平飞中的需用功率都是我们想得到的数据,在我国现行的平飞试验中,对于每种典型构型都进行了相应飞行高度和飞行速度的平飞试验,但是经过无因次分析可以得知,在各个构型的平飞试验中,无因次参数W/δ值有很多是重复的或者是相差很小的,这说明如果我们采用无因次的方法进行飞行试验,可以在一定程度上提高试飞效率。1无因次参数关系的推导在公式的推导之前要对一个假设进行说明,那就是假定一系列几何相似的直升机的性能仅仅取决于它的尺寸、功率、旋翼转速、速度和重量,并取决于大气条件。在这里不考虑空气粘性和湿度对直升机性能的影响。在这个假设的前提下我们可以通过无因次分析来表明这些参量之间是怎样相互联系的。直升机在飞行过程中,对其需用功率进行分析:直升机在飞行过程中需用功率取决于飞行速度,爬升率,旋翼转速,旋翼半径,空气密度,大气压力,飞行重量,侧滑角,离地高度。在此分析中考虑了压缩性对桨叶升力和阻力特性的影响,因为空气压缩性与当地马赫数有关,而当地马赫数又是当地温度的函数,大气压力和大气密度两个值的组合会单值的确定温度。在此分析中加入离地高度是因为在地效范围内地面效应对直升机需用功率的影响是很明显的,而地面效应与直升机的离地高度有直接的关系。通过上述分析可以写出直升机需用功率的方程如下:以上各参数的量纲为:需用功率(P):ML2T-3水平速度(V):LT-1---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---爬升率(Vy):LT-1旋翼转速(Ω):T-1旋翼半径(R):L大气压力(PHB):MLT-2飞行重量(W):MLT-2侧滑角(θ):无量纲单位离地高度(Z):L对上述函数进行无因次分析,以旋翼转速,旋翼半径,大气密度为基本物理单位对函数进行无因次化得出:(1)2平飞性能试验2.1平飞需用功率的无因次表示在直升机平飞过程中,地面效应的影响忽略不计,爬升率为0,并且在试验过程中通常都是考虑无侧滑平飞状态。方程(1)可以简化为:(2)如果不考虑空气压缩性的影响,方程(2)简化为:(3)对于一架固定的直升机来说R是保持不变的,而目前的大部分直升机的旋翼转速都是固定不变的。那么方程(3)可以简化为:(4)在方程(4)中用(大气密度比)代替,方程(4)可以写为:(5)2.2无因次方法在平飞性能试验中的应用示例利用方程(4)进行平飞性能试验,在飞行之前要根据直升机的具体情况确定的变化范围,之后要在飞行试验过程中得到在不同的下随V的变化关系。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---假设一架直升机的最小起飞重量为4000kg(2名机组成员和45min的续航时间),最大起飞重量为5000kg,旋翼转速恒定。两种典型构型为:对空攻击构型4300kg、对地攻击构型4700kg。要求得到该型直升机的两个典型构型重量在标准大气情况下海平面到5000m高度之间的各个平飞速度－平飞需用功率曲线。在标准大气条件下海平面到5000m范围内该型机两种标准构型所对应的变化范围为4300～7821,两种构型各高度对应的值列表如下:从表1可以知道,我们可以根据实际的试验场地的大气条件保持只要在＝4300,4700,5200,5700,6400,7000,7800时进行平飞性能试验,就可以得到在各个值时与V的关系曲线(如图1)...