直升机盘旋参数对旋翼非定常桨/涡干扰特性的影响机理

作     者：周旭 赵国庆 招启军 曹宸恺 

作者机构：南京航空航天大学直升机动力学全国重点实验室 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080103[工学-流体力学] 08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(12032012) 重点实验室基金(61422202103) 江苏高校优势学科建设工程资助项目 

主　　题：直升机 盘旋飞行 桨/涡干扰 自由尾迹 气动载荷 离散傅里叶变换 

摘      要：本文开展了飞行参数对旋翼非定常桨/涡干扰特性的影响规律研究。首先建立了考虑桨叶挥舞以及盘旋修正的旋翼桨尖涡高效准确模拟自由尾迹方法，机身与尾桨载荷求解基于风洞试验数据进行数值拟合。在此基础上构建了兼顾效率与精度的全机配平方法。然后，在配平条件下对不同盘旋状态的旋翼涡尾迹分布及气动载荷开展模拟，揭示了盘旋飞行参数对非定常桨/涡干扰特性的影响机理。结果表明：小速度小半径盘旋时，部分尾迹涡段在桨盘下方方位角Ψ=60°后开始弯曲畸变并在方位角Ψ=90°后卷入盘旋方向内侧的桨盘上方附近区域，在一定的相位区间内形成桨叶与多段涡元的连续集中干扰，导致了垂向诱导速度的快速变化，气动载荷在小范围内产生突变；盘旋方向不影响桨/涡干扰的影响机理，但会改变气动载荷的谐波特点，一阶气动载荷对盘旋方向的敏感性最强；随着盘旋半径的增加，桨盘上方集中干扰现象受尾迹畸变的减弱快速消失，桨盘范围内的其他扰动逐渐突出，使气动载荷的分布沿周向移动，五阶以上气动载荷衰减极快，低阶气动载荷随盘旋半径的影响范围较宽；盘旋速度的增加使得尾迹涡在空间分布上拉伸，削弱了桨/涡干扰现象，各阶气动载荷呈一致变化趋势。