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旋翼/涡轴发动机动力涡轮联合变转速对性能影响研究

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航空动力学报 2024年第9期39卷 124-133页

作者：伊卫林崔志伟郑霆锴北京理工大学机械与车辆学院北京100081

分别建立了考虑飞行工况条件的旋翼最优转速及功率需求计算模型、动力涡轮可变速的涡轴发动机性能分析模型,以此发展了旋翼/涡轴发动机转速联合优化分析方法及程序,并以UH60A直升机及T700涡轴发动机为对象进行了典型飞行包线下的性能分... 详细信息

分别建立了考虑飞行工况条件的旋翼最优转速及功率需求计算模型、动力涡轮可变速的涡轴发动机性能分析模型,以此发展了旋翼/涡轴发动机转速联合优化分析方法及程序,并以UH60A直升机及T700涡轴发动机为对象进行了典型飞行包线下的性能分析。结果表明:动力涡轮转速可变后压气机、高压涡轮稳态匹配工作线变化不大,但动力涡轮自身等熵效率随转速降低有明显下降,其性能需进一步提升。与定转速运行模式相比,完成典型飞行任务后,旋翼/涡轴发动机协同变速运行可使得总耗油量明显降低约5%。

关键词：旋翼动力涡轮涡轴发动机变转速耗油量

旋翼固定翼复合式垂直起降飞行器概念设计研究

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航空学报 2016年第1期37卷 179-192页

作者：张啸迟万志强章异嬴杨超北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

近些年来垂直起降(VTOL)飞行器发展迅速,并获得了一些突破性进展,但仍有许多尚未解决的问题。结合旋翼机和固定翼飞机的优点,提出一种旋翼固定翼复合式飞行器布局方案,兼具优异的垂直起降性能及高速飞行能力,具有转换过渡稳定平滑、可... 详细信息

近些年来垂直起降(VTOL)飞行器发展迅速,并获得了一些突破性进展,但仍有许多尚未解决的问题。结合旋翼机和固定翼飞机的优点,提出一种旋翼固定翼复合式飞行器布局方案,兼具优异的垂直起降性能及高速飞行能力,具有转换过渡稳定平滑、可控性强的特点。在该旋翼固定翼复合式布局中,特型旋翼可旋转以提供垂直升力,也可停转、锁定与固定式机翼保持平行,最终转换为固定翼面使得飞机转换为固定翼布局,并在机翼上布置矢量推力装置,实现高速飞行。概念设计研究围绕设计方法、特型旋翼、矢量推力系统等关键技术展开,并开展了平飞模式飞行特性、垂直起降模式飞行特性、航程、航时以及飞行操纵等性能的分析。通过试制小型原理验证机,并对各飞行状态及转换过渡飞行进行飞行试验,验证了该布局的可行性。结合实际算例展开分析计算,验证了该方案设计方法的准确性和实用性。

关键词：垂直起降飞行器旋翼复合式飞行器概念设计性能分析

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旋翼翼型非定常动态失速响应的计算

空气动力学学报 2007年第4期25卷 461-467页

作者：宋辰瑶徐国华南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室江苏南京210016

基于旋翼非定常翼型气动模型,给出了计算分离流和深度失速状态下的翼型非定常升力、俯仰力矩的数值计算方法。该方法采用半经验指数响应公式,利用数值离散方法来求解翼型的非定常法向力和俯仰力矩。分别计算了NACA0012和SC-1095翼型上... 详细信息

基于旋翼非定常翼型气动模型,给出了计算分离流和深度失速状态下的翼型非定常升力、俯仰力矩的数值计算方法。该方法采用半经验指数响应公式,利用数值离散方法来求解翼型的非定常法向力和俯仰力矩。分别计算了NACA0012和SC-1095翼型上的非定常气动载荷,并与可得到的试验结果进行了对比,验证了方法的有效性。文中还讨论了缩减频率和马赫数对动态失速响应的影响;然后,这个模型被改进以适用于后掠流下的翼型动态失速响应计算,分析了后掠角对翼型动态失速响应的影响。最后,得出了一些结论。

关键词：动态失速非定常气动后掠流翼型旋翼

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旋翼平行桨-涡干扰噪声的参数影响

南京航空航天大学学报 2011年第2期43卷 143-148页

作者：史勇杰徐国华招启军南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

建立了一个新的基于Euler和FW-H方程的旋翼平行桨-涡干扰噪声的计算方法。为减小由于空间离散格式精度和网格密度引起的涡数值耗散,使用了预定涡方法。桨-涡干扰噪声的计算则采用基于声学类比法的FW-H方程。以Kitaplioglu的平行桨-涡干... 详细信息

建立了一个新的基于Euler和FW-H方程的旋翼平行桨-涡干扰噪声的计算方法。为减小由于空间离散格式精度和网格密度引起的涡数值耗散,使用了预定涡方法。桨-涡干扰噪声的计算则采用基于声学类比法的FW-H方程。以Kitaplioglu的平行桨-涡干扰试验模型为算例,验证了方法的有效性。在此基础上,分析了干扰距离、涡强、桨尖马赫数和涡旋转方向对桨-涡干扰噪声的影响,并得出结论:增大干扰距离可有效地降低桨-涡干扰噪声,当干扰距离大于数倍弦长时,噪声幅值与干扰距离的平方成反比;涡强仅改变噪声大小,对噪声的脉冲特性无影响;而桨尖马赫数对噪声幅值和方向都有影响,且噪声幅值与马赫数的7次方成正比。

关键词：旋翼平行桨-涡干扰桨-涡干扰噪声预定涡方法 FW-H方程 Euler方程

旋翼干扰流场数值模拟中的新型Blend低速预处理方法

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航空学报 2018年第8期39卷 53-65页

作者：陈龙夏健田书玲南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

针对定常低速预处理在双时间步长内收敛性差、旋翼干扰流场数值模拟中非定常低速预处理自动退化为无预处理的问题,在非定常低速预处理方法的基础上,采用量级分析方法研究了对流项和黏性项量级,通过组合定常和非定常预处理特征值矩阵,建... 详细信息

针对定常低速预处理在双时间步长内收敛性差、旋翼干扰流场数值模拟中非定常低速预处理自动退化为无预处理的问题,在非定常低速预处理方法的基础上,采用量级分析方法研究了对流项和黏性项量级,通过组合定常和非定常预处理特征值矩阵,建立了一种新型Blend低速预处理方法。通过圆柱非定常扰流、前飞直升机旋翼/机身干扰非定常流场和直升机/舰船干扰非定常流场的数值模拟,对各低速预处理方法的收敛性和预测精度进行了细致研究。结果表明,本文方法解决了在旋翼干扰流场数值模拟时非定常低速预处理自动退化为无预处理的问题,相比定常低速预处理大幅提高了收敛效率。

关键词：计算流体力学低速预处理旋翼舰船非定常流动

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旋翼桨尖涡模型及其参数确定方法研究

空气动力学学报 2009年第3期27卷 296-302页

作者：李攀陈仁良南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室江苏南京210016

介绍了基于有效湍流粘性系数假设的半经验桨尖涡涡核模型,并将桨尖涡拉伸压缩效应对涡核半径的影响引入该模型。采用流场显示的方法利用"粒子空白区"确定桨尖涡涡核半径,并进行了拉伸压缩修正以获得纯扩散效应引起的涡核半径增长量,以... 详细信息

介绍了基于有效湍流粘性系数假设的半经验桨尖涡涡核模型,并将桨尖涡拉伸压缩效应对涡核半径的影响引入该模型。采用流场显示的方法利用"粒子空白区"确定桨尖涡涡核半径,并进行了拉伸压缩修正以获得纯扩散效应引起的涡核半径增长量,以此来确定该模型的关键参数。参数确定结果表明,在中等到大涡雷诺数下湍流扩散效应引起的涡核扩散远大于分子动量扩散效应的作用,桨尖涡拉伸压缩效应对涡核半径的增长有重要影响。

关键词：旋翼桨尖涡流动显示涡核湍流动量扩散

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旋翼非定常平行桨-涡干扰流场的数值模拟

空气动力学学报 2010年第3期28卷 255-260页

作者：史勇杰招启军徐国华南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室江苏南京210016

建立了一个基于Euler方程的旋翼平行桨-涡干扰流场的数值模拟方法。该方法在时间离散上使用隐式的双时间法,以避免因物理时间步长过小而引起的数值不稳定问题;为减小由于空间离散格式精度和网格密度引起的涡数值耗散,采用了预定涡方法。... 详细信息

建立了一个基于Euler方程的旋翼平行桨-涡干扰流场的数值模拟方法。该方法在时间离散上使用隐式的双时间法,以避免因物理时间步长过小而引起的数值不稳定问题;为减小由于空间离散格式精度和网格密度引起的涡数值耗散,采用了预定涡方法。以Kitaplioglu的平行桨-涡干扰试验模型为算例,计算了表面瞬时压强分布,并与可得到的试验结果相比较,验证了方法的有效性,且描述了干扰流场的气动力变化特性以及桨叶表面扰动压力波的产生和传播过程,然后分析了马赫数、涡强度、干扰距离等参数对桨-涡干扰流场特性的影响。在此基础上,得出了一些有意义的结论。

关键词：桨-涡干扰预定涡 Euler方程旋翼直升机

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旋翼变体技术对直升机性能的提升

航空动力学报 2014年第9期29卷 2017-2023页

作者：韩东林长亮李建波南京航空航天大学航空宇航学院直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

为研究旋翼变体技术对直升机性能的提升作用,先建立旋翼模型,然后耦合机体模型,从而建立直升机需用功率计算模型.主要对比了几种不同旋翼变体技术,包括旋翼变直径、旋翼变转速、桨叶变弦长和桨叶变负扭转角在不同飞行状态时对直升机需... 详细信息

为研究旋翼变体技术对直升机性能的提升作用,先建立旋翼模型,然后耦合机体模型,从而建立直升机需用功率计算模型.主要对比了几种不同旋翼变体技术,包括旋翼变直径、旋翼变转速、桨叶变弦长和桨叶变负扭转角在不同飞行状态时对直升机需用功率的影响.前飞速度为130km/h时,10%旋翼转速减小、10%旋翼直径减小、10%桨叶弦长减小和桨叶负扭转角由-12°变为-6°时,需用功率分别降低了15.7%,14.6%,5.8%和3.1%;前飞速度为250km/h时,10%旋翼转速减小和10%旋翼直径减小可分别降低14.5%和23.9%需用功率.结果表明,旋翼变转速明显优于桨叶变弦长和桨叶变负扭转角所取得的性能提升,高速前飞时旋翼变直径降低的需用功率大于旋翼变转速技术.

关键词：直升机旋翼变体技术功率配平

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旋翼/涵道/风扇升力系统的前飞气动特性

南京航空航天大学学报 2008年第5期40卷 571-576页

作者：孔卫红陈仁良南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

旋翼/涵道/风扇组合构成的升力系统,是一种结构紧凑、新颖、操纵较简易的垂直起降飞行器的升力系统。由于旋翼和风扇、旋翼和涵道、风扇和涵道之间等存在相互气动干扰,尤其是在前飞状态下,涵道风扇同时受到旋翼尾流和前方来流的共同作用... 详细信息

旋翼/涵道/风扇组合构成的升力系统,是一种结构紧凑、新颖、操纵较简易的垂直起降飞行器的升力系统。由于旋翼和风扇、旋翼和涵道、风扇和涵道之间等存在相互气动干扰,尤其是在前飞状态下,涵道风扇同时受到旋翼尾流和前方来流的共同作用,流场十分复杂,给该升力系统气动力的分析与预估带来很大困难。本文提出了一种确定旋翼/涵道/风扇组合升力系统气动力的理论分析方法,并通过理论与实验结果的比较,验证本文所述理论方法的有效性。

关键词：旋翼涵道风扇升力系统气动特性