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第一章 绪言 1

1.1直升机 1

1.1.1直升机的旋翼 2

1.1.2直升机型式 4

1.1.3直升机的运行 4

1.2历史 5

1.2.1直升机的发展 5

1.2.2参考文献 10

1.3符号 10

1.3.1因次 10

1.3.2桨叶的物理描述 10

1.3.3桨叶空气动力学 11

1.3.4桨叶运动 11

1.3.5旋翼迎角和速度 12

1.3.6旋翼力和功率 12

1.3.7旋翼桨盘平面 13

1.3.8NACA的符号 13

第二章 垂直飞行Ⅰ 14

2.1动量理论 14

2.1.1作用盘 14

2.1.2悬停状态的动量理论 15

2.1.3爬升状态的动量理论 16

2.1.4悬停功率损耗 17

2.2悬停气动效率（品质因素） 17

2.3扩展的动量理论 18

2.3.1悬停或爬升状态的旋翼 19

2.3.2尾迹里的旋流 21

2.3.3由于型阻扭矩的旋流 23

2.4叶素理论 24

2.4.1叶素理论发展的历史 24

2.4.2用于垂直飞行的叶素理论 25

2.4.2.1旋翼拉力 27

2.4.2.2诱导速度 27

2.4.2.3功率和扭矩 28

2.5叶素和动量的结合理论 29

2.6悬停性能 30

2.6.1桨尖损失 30

2.6.2 由于非均匀入流和桨尖损失引起的诱导功率 32

2.6.3桨根切除区 32

2.6.4桨叶平均升力系数 33

2.6.5等效实度 33

2.6.6理想旋翼 34

2.6.7最优悬停的旋翼 35

2.6.8扭转和尖削的影响 36

2.6.9悬停极曲线例子 36

2.6.10桨盘载荷、展向载荷及环量 38

2.7涡流理论 38

2.7.1旋翼及其尾迹的涡流图象 39

2.7.2作用盘的涡流理论 40

2.7.3有限片桨叶 42

2.7.3.1最优旋翼的尾迹结构 43

2.7.3.2Prandtl的桨尖载荷解 44

2.7.3.3Goldstein的螺旋桨分析 46

2.7.3.4在低入流旋翼上的应用 46

2.7.4非均匀入流（数值法的涡流理论） 47

2.7.5参考文献 48

2.8参考文献 48

第三章 垂直飞行Ⅱ 50

3.1垂直飞行状态的诱导功率 50

3.1.1垂直飞行的动量理论 51

3.1.2轴向飞行状态旋翼的气流情况 53

3.1.2.1正常工作状态 53

3.1.2.2涡环状态 53

3.1.2.3紊流状态 54

3.1.2.4风车制动状态 54

3.1.3诱导速度曲线 55

3.1.3.1悬停性能 56

3.1.3.2自转 56

3.1.3.3涡环状态 57

3.1.4参考文献 57

3.2垂直下降状态的自转 58

3.3垂直爬升飞行 61

3.4垂直阻力 62

3.5悬停状态双旋翼间的干扰 64

3.6地面效应 66

第四章 前飞Ⅰ 68

4.1前飞状态的动量理论 68

4.1.1旋翼诱导功率 68

4.1.2前飞状态下的爬升、下降和自转 71

4.1.3桨尖损失系数 72

4.2前飞状态的涡流理论 73

4.2.1经典涡流理论的结果 73

4.2.2前飞状态诱导速度的变化 75

4.2.3参考文献 76

4.3前飞状态双旋翼间的干扰 77

4.4前飞状态的地面效应 80

第五章 前飞Ⅱ 81

5.1前飞状态的直升机旋翼 81

5.2前飞空气动力学 91

5.3旋翼气动力 93

5.4前飞状态的功率 98

5.5旋翼挥舞运动 102

5.6前飞状态性能和挥舞的算例 107

5.7对假设的评述 110

5.8桨尖损失和桨根切除 111

5.9桨叶的重力力矩 111

5.10线性入流变化 112

5.11高阶谐波挥舞运动 114

5.12型阻功率和径向流动 116

5.13具有铰链弹簧的挥舞运动 121

5.14挥舞铰偏置 125

5.15无铰旋翼 129

5.16万向接头式和跷板式旋翼 130

5.17变距-挥舞耦合 132

5.18直升机的力、力矩和功率平衡 135

5.19摆振运动 139

5.20反向流动 142

5.21压缩性 146

5.22尾旋翼 147

5.23数值解 148

5.24参考文献 148

第六章 性能 157

6.1悬停性能 157

6.1.1悬停和垂直飞行的需用功率 157

6.1.2爬升和下降 158

6.1.3可用功率 158

6.2前飞性能 159

6.2.1前飞时的需用功率 159

6.2.2前飞时的爬升与下降 161

6.2.3D/L的公式 161

6.2.4旋翼的升力和阻力 162

6.2.5P/T的公式 163

6.3直升机性能参数 164

6.3.1悬停性能 164

6.3.2悬停时的最小功率负荷 164

6.3.3平飞时的需用功率 166

6.3.4爬升与下降 167

6.3.5最大速度 168

6.3.6最大飞行高度 168

6.3.7航程与续航时间 169

6.4其它的性能问题 170

6.4.1旋翼机功率的确定 170

6.4.2旋翼轴角度的确定（有尾桨时） 171

6.5性能计算的改进 172

6.6参考文献 172

第七章 设计 178

7.1旋翼的类型 178

7.2直升机类型 179

7.3初步设计 181

7.4直升机的速度限制 182

7.5发动机停车后的自转着陆 184

7.6直升机阻力 187

7.7 旋翼桨叶翼型选择 188

7.8旋翼桨叶的翼型阻力 191

7.9参考文献 193

第八章 旋翼系统的数学问题 196

8.1傅里叶级数 196

8.2谐波量的求和 197

8.3谐波分析 199

8.4傅里叶坐标转换 200

8.4.1自由度的变换 200

8.4.2运动方程的变换 203

8.5旋翼运动的特征与特征矢量 207

8.6线性、周期系统的分析 209

8.6.1线性常系数方程 211

8.6.2线性周期系数方程 213

第九章 旋翼动力学Ⅰ 219

9.1斯图姆-柳维叶（Sturm-Liouville）理论 219

9.2挥舞平面的运动 221

9.2.1刚体挥舞 221

9.2.2挥舞平面内的弯曲 222

9.2.3不转坐标系 226

9.2.4弯距 227

9.3旋转平面内的运动 228

9.3.1刚体挥舞与刚体摆振 228

9.3.2旋转平面内的弯曲 230

9.3.3旋转平面与挥舞平面弯曲 232

9.4扭转运动 234

9.4.1刚体变距-挥舞 234

9.4.2结构上的变距-挥舞和变距-摆振耦合 237

9.4.3扭转与挥舞平面弯曲 240

9.4.4非旋转坐标系 246

9.5桨毂反力 246

9.5.1旋转载荷 247

9.5.2不转载荷 251

9.6旋翼轴运动 255

9.7挥舞-摆振-扭转耦合运动 260

9.8旋翼桨叶弯曲模态 260

9.8.1带扭转桨叶的工程梁理论 260

9.8.2模态方程 266

9.8.3弯曲自然频率 267

9.8.4参考文献 269

9.9运动方程的推导 269

9.9.1积分形式的牛顿方法 270

9.9.2微分形式的牛顿方法 270

9.9.3正交模态方法 271

9.9.4Galerkin方法 272

9.9.5Lagrange方法 273

9.9.6Rayleigh-Ritz方法 274

9.9.7集中参数方法 275

第十章 旋翼空气动力学Ⅰ 276

10.1升力线理论 276

10.2二元非定常机翼理论 277

10.3近段脱落尾涡 285

10.4自由流随时间而变的非定常翼型理论 289

10.5旋翼非定常空气动力学的二元模型 293

10.6旋翼非定常空气动力学的近似解 301

10.6.1升力线近似方法 301

10.6.2二元连续尾涡近似方法 302

10.6.3旋翼的作用盘模型 302

10.6.4旋翼非定常空气动力的扰动入流模型 306

10.7旋翼的非定常机翼理论 310

10.8涡诱导的速度 315

10.8.1无限长直线涡 315

10.8.2有限长涡线 318

10.8.3长方形涡面 319

第十一章 旋翼空气动力学Ⅱ 322

11.1剖面空气动力学 322

11.2挥舞运动 326

11.3挥舞与摆振运动 330

11.4非旋转坐标系 333

11.5桨毂反力 340

11.5.1旋转坐标系 340

11.5.2非旋转坐标系 344

11.6旋翼轴运动 347

11.7小结 352

11.8变距与挥舞运动 356

第十二章 旋翼动力学Ⅱ 360

12.1挥舞动力学 360

12.1.1旋转坐标系 360

12.1.1.1悬停时的特征根 361

12.1.1.2前飞状态的特征根 362

12.1.1.3悬停传递函数 365

12.1.2非旋转坐标系 366

12.1.2.1悬停特征根与模态 367

12.1.2.2悬停传递函数 368

12.1.3低频响应 372

12.1.4桨毂反力 376

12.1.5两片桨叶的旋翼 379

12.1.6参考文献 381

12.2颤振 383

12.2.1变距-挥舞方程 383

12.2.2发散不稳定性 385

12.2.3颤振不稳定性 385

12.2.4影响变距-挥舞稳定性的其它因素 388

12.2.4.1脱落涡的影响 388

12.2.4.2尾涡激励颤振 389

12.2.4.3前飞的影响 389

12.2.4.4桨叶的耦合 390

12.2.4.5附加自由度 390

12.2.5参考文献 391

12.3挥舞-摆振动力学 392

12.3.1挥舞-摆振方程 392

12.3.2铰接式旋翼 395

12.3.3无铰旋翼 396

12.3.4改进的分析模型 400

12.3.5参考文献 400

12.4地面共振 402

12.4.1地面共振方程 403

12.4.2无阻尼情况 406

12.4.3地面共振稳定性所需的阻尼 410

12.4.4两片桨叶的旋翼 412

12.4.5参考文献 417

12.5振动与载荷 418

12.5.1振动 418

12.5.2载荷 421

12.5.3振动与载荷计算 426

12.5.4桨叶频率 426

12.5.5参考文献 426

第十三章 旋翼空气动力学Ⅲ 429

13.1旋翼尾涡 429

13.2不均匀入流 430

13.3尾涡几何形态 442

13.4涡诱导的载荷 448

13.5涡与尾涡 450

13.6升力面理论 450

13.7附面层 451

第十四章 直升机气动弹性力学 453

14.1气动弹性分析 453

14.2运动方程的积分 455

14.3参考文献 459

第十五章 稳定性与操纵性 461

15.1操纵 461

15.2稳定性 464

15.3悬停时的飞行品质 465

15.3.1运动方程 465

15.3.2垂直动力特性 468

15.3.3偏航动力特性 470

15.3.4纵向动力特性 471

15.3.4.1运动方程 471

15.3.4.2极点与零点 472

15.3.4.3回路分割线 475

15.3.4.4无铰旋翼 477

15.3.4.5操纵响应 479

15.3.4.6例子 480

15.3.4.7飞行品质特性 481

15.3.5横向动力特性 482

15.3.6耦合的纵向与横向动力特性 483

15.3.7纵列式直升机 485

15.4前飞时的飞行品质 490

15.4.1运动方程 490

15.4.2纵向动力特性 493

15.4.2.1运动方程 493

15.4.2.2极点 494

15.4.2.3短周期（或短时）近似 495

15.4.2.4静稳定性 498

15.4.2.5例子 499

15.4.2.6飞行品质特性 500

15.4.3横向动力特性 501

15.4.4纵列式直升机 503

15.4.5无铰旋翼直升机 505

15.5低频旋翼响应 505

15.6增稳问题 506

15.7飞行品质规范 511

15.8参考文献 514

第十六章 失速 518

16.1旋翼失速特性 518

16.2NACA的失速研究 522

16.3动态失速 525

16.4参考文献 531

第十七章 噪声 534

17.1直升机旋翼噪声 534

17.2涡流噪声 537

17.3旋转噪声 542

17.3.1旋翼压力分布 542

17.3.2定常载荷的悬停旋翼 544

17.3.3垂直飞行和定常载荷 549

17.3.4带非定常载荷的定常运转旋翼 550

17.3.5前飞和定常载荷 551

17.3.6前飞和非定常载荷 553

17.3.7厚度噪声 556

17.3.8旋转系统分析法 558

17.3.9Doppler频移 564

17.4桨叶拍击 564

17.5旋翼噪声的降低 566

17.6参考文献 567

引用文献 569