叶片攻角的关系

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1、m 2.3叶片攻角圏(0-90)Cl)计算叶片攻角a以图2.3的情况为例计算叶片攻角a,tan a -,匕、 (岭+“)“, = v-sinO片=VCOS0将式(23)和式(2-5)代入式(2-4).可得tana -(vc OS0 + )sin0sinO(cosO +久)由式(26),即可求得攻角a ,sinf?a = arc tan r(cosO + Z)(2-4)(2-5)(2-6)(2-7)由式(27)可以看出，当叶片位置&和叶尖速比&确定时，攻角u也就确定了。 虽然叶片是放转的，但叶片与相对风速的夹角即攻角只与叶片所处的位置和叶尖 速比有关。叶片位置范由为0360,设叶尖速比分别为2.

2、 3、4、5和6时，2垂直轴风机的攻角变化分折在此拢们忖诰直冷片达1/iiL,叶片眩长(?恒定不变，叶片高度为2ff囲“分析图2所示弦悅为(:时叶量,其旋转半径为住处于任意方位角E处.叶片的安裝角为厲谁流过 叶片的凤連为叶片的切向速度他3=川叫,3为叶轮的角迎度.则风出炖I：叶片的連度为叫川=俨 臥攻角为q是相对凤通与叶弦方向的夹弟.将相对速度沿切向和桧向分斛，M得：W/=f-! CO6I Ij叭二秽hiikO可得柑对速度的大小J宀 f诚 m昭 J( 2)叶片在任意悝置的攻和口与方位角0的关系吐_W i 记k挙称网叶尖通比则WflF Q+ 內二r 畑 *0山倒式可知,叶片直转周叭站竹随方位角的

3、变优情况可用4弦函煎近似表小井口嗨着A H:J摘大,+竹的变化范围逐渐诚小朋华2时卄H在-利L 4则2间.变化范围较兄根撼J. Templin的研宪结果広尖速比和卅/眈口关系为其中円为风牠叶片數II.对于叶片处于不同位置吋速度二伯形的研朮表圈=除非叶素翼型的对脈面与风速平行或接近几乎 在所有Rff.l：作用力都产生驱动力矩.相就凤連打翼型之间的攻角不会超过极限!氐即若凤轮的忧周連度大凤速.叶片就”以湎圧小玫角的条件.保证叶片能够产丫辍大鬧力知.使城轮 旋牯.但如杲凤轮静I匕戛箱会很大，在某些位说将庚生失速此时达孔乜凤机需外力启动.乱流(turbulent flow)，指不稳定气流或水流，对于水

4、流来说，流速较快，水面则会产生扰动，有些地方会形成漩涡，水流变得混乱而 不一致，这就是乱流，同样的情况也会发生在气体流动。观察燃烧中的香烟，当白色烟雾袅袅上升时，线条非常均匀平滑，但是当烟雾 上升到一定高度后，也会变得混乱而形成漩涡状，这也是乱流。乱流是物体相对流体，做咼速运动时产生的，例如子弹飞行时相对于空气的咼速运动，显卡散热风扇制造的咼速气流。习惯上，将水流 的乱流称漩涡，而直接将不稳定的气流称为乱流。1乱流-特点1、风速越大乱流越强；2、空气密度越大乱流越强。冷空气的密度比暖空气的密度高，所以冷天造成的乱流比热天强。当风速在15-20公里/小时时，特别在靠 近障碍物、起伏地时，产生的乱

5、流足以将飞行器翻过来。范围乱流的范围从几十米到几百米，甚至几公里，因此飞行员在拟定飞行计划时首先要考虑航线上容易产生乱流的区域。乱流摩擦力指由空气内部乱流交换而产生的内摩擦力。乱流摩擦力的大小取决于上、下层风的向量差及乱流强度。乱流强度一定时，上、下层风的 向量差值愈大，则同一时间交换的动量愈多，故乱流摩擦力愈大；同理，上、下层风的向量差一定时，乱流愈强，气层在同一时间内交 换的动量也愈多，故乱流摩擦力也愈大。乱流-成因形成乱流的条件很多，流速快慢只是其中一个因素，也是最容易观测到的，其它如流体的黏性、流动规模大小、接触表面的粗糙度等, 也都会导致乱流的形成。乱流1、高低起伏的树木、山地和建筑

6、物;2、空气中受冷热影响而引起的静态的变化；3、两层空气之间的流速差；4、冷风或暖流过境产生乱流；5、与热气流也有关系，尤其在热气流的边缘。6、低空风切是产生在低空的一种气流变化，低空风切的产生原因，很大部份是与机场周围地形息息相关的，例如山与海的交界处，山谷里，气流顺 着山势直压而下，到达地面时则又反弹上升，而若机场建在这个当口，当飞机进近时，首先会遇到一股急升的气流，就是下压气流反弹 的部份，这时无论是自动驾驶或人为操作，都会下压飞机以达标准的进近高度，而当过了这部份，却又发生直压而下的气流，加诸在正 在下降的飞机上，而反应高度却只剩下几百呎时，悲剧就不免发生了。飞机上的气象雷达一样无法侦

7、测出低空风切，只能依靠机场是否有都普勒风切雷达侦测系统来告知。乱流-类型空气受热后膨胀上升，挤压上层冷空气下降，形成热对流；此时，由于空气的密度发生变化，形成不均匀状态，造成空气与空气之间彼 此挤压摩擦，无法维持井然有序的流动，这种对流的过程便会产生乱流。热对流跟用锅子烧开水的对流现象很类似，之所以称之为云雨乱流，是因为在对流过程中，空气中的水气会形成积云，因此飞机驾驶员 如果观察到积云，就可以判断该处可能有乱流而选择避开。山岳波乱流主要是山坡地形作用所导致。当空气在山的迎风面沿山坡上升时，风速随着山的坡度升高而增快，在气流爬升至山顶时达到最大。当气 流通过山顶后，受到地形障碍物高度降低的影响

8、会迅速下降，于是产生下降气流；随后再因为地面摩擦作用，使得位居前端的底层空气 流动较缓慢，并导致后端持续前进的空气向上推挤，造成空气产生漩涡一样的扰动。因山坡地形所产生的乱流通常发生在通过山峰后数 公里处、形成浪花状的涡动云，这就好像河水流过大石头后，会在大石头后方产生漩涡是一样的。飞机驾驶通常也会避免进入此空域中。 晴空乱流除了雷雨或地形波活动引起的乱流外（即使这类乱流出现在晴空）：其余的高空乱流都可归为晴空乱流。晴空乱流是在晴朗无云的环境 下发生的乱流，它通常没有很明显的水气存在，因此无法由气象雷达侦测出来，也不能藉由观察云层分布加以判断，往往在遭遇后才知 道它的存在。在对流层下方，是一股

9、西向东的高速气流，时速动则百公里以上，而在这条高速气流与低速气流交会处所产生的气流差，就是晴空乱流 产生的区域。晴空乱流的级别，通常都在中度乱流以上。晴空乱流的成因很多，根据一般经验判断，当风速超过每小时200公里，就可能伴随晴空乱流。例如在冬季北纬2550度的高空西风带 内，常常会有喷射气流存在，它的内部和周遭区域多半都是晴朗状态，偶尔伴随些许卷云，所引起的乱流往往非常强劲，因流速极快而 得“喷射”之名，最快可达每小时数百公里（比强烈台风还要快上12倍）；这就好像是在装满水的浴缸中用水管强力喷出的水流，水流 周围往往都会有很多扰动的现象，因此喷射气流附近的空域很容易造成晴空乱流。然而，喷射气

10、流的存在并不意味着一定会出现晴空乱流，驾驶员虽然可以透过气象数据知道喷射气流的存在，但并无法确切预测是否有 乱流。正因为晴空乱流的不可预测性，飞机一旦遭遇到它，后果常常不堪设想，甚至造成人员伤亡。在晴空乱流中，飞机会产生颠簸，比在雷雨中或地形波中的颠簸更严重。就象一辆高速行驶的汽车突然驶入一条坎坷不平的道路上一样。2乱流-等级根据航空准则，将乱流分为以下四个等级:轻度乱流飞机的姿态和高度会有些许的变化，飞行员会感到安全肩带有轻微的压力。中度乱流飞机的姿态和高度会有显著的变化，空速也会有变化。飞行员会感到安全肩带有显著的压力。但是此时飞行员仍可操作飞机。强烈乱流飞机的姿态和高度会有剧烈的变化，空

11、速大幅地跳动。飞行员在短暂的片刻会失去对飞机的控制。极度乱流飞行员完全失去对飞机的控制，飞机结构可能会受损。乱流-危害乱流造成颠簸给操纵带来困难，重则操纵失灵，如十分强烈，机体受到忽大忽小的气流冲击的强度超过飞机所能承受的最大载荷时，会造成机体变形甚至解体。面乱流-应对侦测的电波在遭遇水气时会反射回来，透过计算回波的强弱，即可换算前方水气的多寡，若前方有大量水气，就可能存在乱流，驾驶员会绕 过该云层，朝气流较稳定的区域飞行。躲避飞行的规则是尽可能避开所有已知的乱流区域，但乱流是一种极难准确测定的短暂现象。如果已经预测到有乱流，或者看到某些可疑的 云状，而又无法避开，就应建立穿越乱流的速度，并使

12、机组人员和旅客尽快地做好准备。如果条件非常坏，就应决定回航或取消飞行。 在对乱流缺乏了解时，应当优先选择经常飞行的航线预警如果遇到乱流，一定要迅速向最近的交通管制中心或机场发出准确的报告，使这个区域内的其他飞机得到警报，使预报能及时修正。所 报告的情况越多越好。诸如位置（经度和纬度）、高度、航向、乱流强度和持续时间、表速和直空速，与雷雨、山脊或急流的关系等， 这些情况对其他飞行员、气象台和天气研究部门是很有价值的。对乱流的了解越多，就越容易对有类似情况的区域及时作出预报，也易 于在飞行中避开这些区域。操作一旦遇到颠簸可采取以下措施：操纵动作柔和，切忌粗猛；2、采用适当的飞行速度，通常采用较小的

13、飞行速度，以防止过大的载荷因素；3、适当H和Hx,脱离颠簸区。尽管气象雷达已可以侦测到伴随水气的乱流，但还是有些乱流无法被侦测出来，所以为了自身的安全，坐飞机时还是应该全程系妥安全 带，以避免不预期的乱流造成伤害。2乱流-事件1997年12月28日，一架自东京飞往夏威夷的客机，就遇上了强烈的晴空乱流，飞机瞬间急降30多米，并且持续上下巨幅摆动，造成 一名乘客死亡、100多人受伤。2010年，海湾航空的航班曾遭遇乱流，造成10人受伤。2011年2月13日，美国无动力滑翔翼教练马夫乙在台湾高雄市中寮山区进行飞行伞单飞时，疑因遇乱流连人带伞坠落山谷，警方出动 大批人员搜山近4小时才寻获，所幸他仅脚踝、脊椎骨折，送医后无生命危险。茴2011年11月，全日空的航班由新加坡飞往羽田机场时在中国台湾附近上空遭遇乱流，导致2名乘客及3名机组人员受轻伤。2012年6月20日下午，全日空一架从北京飞往东京成田机场执行NH956次航班的客机，在成田机场降落时失败，机体受强烈冲击而变 形，所幸193名乘客和机组人员无人受伤。机长在接受初步调查时称，客机降落时遭遇乱流袭击，当时机场风力达到每秒15米。