26某型機(jī)旋翼性能提升初步研究-高磊(7)

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1、第二十八屆(2012)全國直升機(jī)年會論文某型機(jī)旋翼性能提升初步研究高磊I張亞軍I呂長生2(1沖航工業(yè)哈爾濱總機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，2.陸航駐哈爾濱地區(qū)軍事代農(nóng)室，哈爾濱，150066)摘要：在某型直升機(jī)產(chǎn)業(yè)化過程中，如何提高原旋翼的性能，以適應(yīng)更惡劣的飛行環(huán)境如髙原環(huán)境，成為非常迫切的任務(wù)。本文以旋嵬的懸停效率、前總狀態(tài)下動載荷、高原環(huán)境下拉力為設(shè)計目標(biāo)，以預(yù)扭角和翼型數(shù)據(jù)為設(shè)計變量，對典熨旋翼性能進(jìn)行計算。最后與某烈機(jī)原旋翼計算結(jié)呆進(jìn)行對比分析，給出了分析結(jié)論和研究結(jié)果，為后續(xù)型號研制捉供依據(jù)。關(guān)鍵詞：預(yù)扭角；翼型；旋翼空氣動力學(xué)；旋翼；冑升機(jī)1引言直升機(jī)是以旋翼為其

2、主要升力來源的垂直起落飛行器，高效的旋翼在捉高直升機(jī)的懸停效率、升力、疲勞特性，降低載荷、振動水平，減弱噪聲特性等方面具冇顯著的作用。為了實現(xiàn)上述冃標(biāo),需要對旋翼的氣動布局與結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，包括對槳尖形狀、預(yù)扭、翼型等進(jìn)行合理的組合，在給定槳尖形狀情況下，預(yù)扭分布和翼型成為設(shè)計的重點(diǎn)。在某型直升機(jī)產(chǎn)業(yè)化過程中，如何提高原旋翼的性能，以適應(yīng)更惡劣的飛行環(huán)境如高原環(huán)境，成為非常迫切的任務(wù)。本文以旋翼的懸停效率、動載荷為設(shè)計冃標(biāo)，以預(yù)扭角和翼型數(shù)據(jù)為設(shè)計變量，設(shè)計出高效旋翼并對高效旋翼性能進(jìn)行計算，然后與某型機(jī)旋翼計算結(jié)果進(jìn)行對比分析，最后給出了分析結(jié)論和研究結(jié)果，為后續(xù)型號研制

3、提供依據(jù)。2高效旋翼與某型機(jī)旋翼對比2.1預(yù)扭角對比槳葉沿半徑的扭轉(zhuǎn)角分布.是影響旋翼氣動特性的一個非常重要的兒何參數(shù)。扭轉(zhuǎn)角沿半徑的分布與槳葉平面形狀即寬度分布相組合.可使槳葉氣動壞量分布趨于均勻，有效提高槳葉效能。近年來，旋翼槳葉的扭轉(zhuǎn)角分布有做成兩段不同的線性扭轉(zhuǎn)的。特別是槳葉的兒何負(fù)扭轉(zhuǎn)能夠捉高旋翼的氣動效率，延遲前飛時后行槳葉的氣流分離對提高懸停效率是非常有利的。根據(jù)上述理論，參照不同類型旋翼，綜合考慮懸停和載荷，對槳葉預(yù)扭角設(shè)計如卜-圖所示：圖1預(yù)扭角對比圖R(mm)2.2翼型對比2SA1立3iA-fxtf4立蟲位9左盧位6立占位7女占位2D占位3P*位'5站

4、彳立翼型的選用直接影響旋翼氣動性能和槳葉操縱拉桿載荷，需要分析懸停狀態(tài)、前飛狀態(tài)、機(jī)動飛行等飛行狀態(tài)的槳葉氣動設(shè)計要求。高效的翼型在中等馬赫數(shù)時及中等迎角時，可以產(chǎn)牛較高的升阻比，從而有效提高旋翼的懸停效率；在較高馬赫數(shù)及小迎角時，有較大的阻力發(fā)散馬赫數(shù)，以推遲前行槳葉激波失速，從而有效提高前飛效率。山于均采用法宇航翼型，因此翼型變化主要體現(xiàn)在站位上，如下圖所示：I站位4站tSi效逾堰6站《17站立圖2站位對比圖3計算結(jié)果本文應(yīng)用旋翼機(jī)氣動和動力學(xué)綜合分析軟件CAMRADI1,分析模型如下：結(jié)構(gòu)模型：彈性梁單元槳葉?？蘸蛽]舞較、擺振較和扭轉(zhuǎn)較的剛體運(yùn)動槳葉剖血特性數(shù)據(jù)按某

5、型機(jī)槳葉給岀，揮舞、擺振和扭轉(zhuǎn)全耦合氣動模型：Scully自山尾跡模型Leishman非定常氣動力Leishman動態(tài)失速模型旋翼響應(yīng)：模態(tài)疊加法和諧波疊加法載荷計算方法：力積分法按照新的翼世數(shù)據(jù)和預(yù)扭角，對不同拉力下的懸停效率，前飛狀態(tài)下的動載荷以及高原環(huán)境下的拉力進(jìn)行了計算。3.1懸停效率計算結(jié)果對四種典型旋翼進(jìn)行計算，采用如下公式計算懸停效率值：FM=(C7-)3/2/(72*Cp)其中：FM為懸停效率，Cr為旋翼拉力系數(shù)，Cp為旋翼功率系數(shù)并繪制了不同狀態(tài)卜-隨拉力變化、隨扭矩變化的懸停效率1111線，并繪制與某型機(jī)旋翼在相同扭矩F懸停效率比曲線,如F圖所示:型效

6、機(jī)型V型某新機(jī)*Sthrust(N)圖3不同拉力下的FMFMI圖4不同扭矩卜的FM——>——侖效能翼&9?1（At型機(jī)與型+僑須扭角）馬児2（新駁型扌某sim預(yù)妞用>?***zZ////、////、二4"-—、M1z(Nm)———圖5與某型機(jī)旋翼FM比較3.2動載荷計算結(jié)果共計算下面兩種典型旋翼，飛行速度72m/s,最大連續(xù)功率狀態(tài)，槳葉動載荷和拉桿力的比較,共計7個剖面。彎矩和拉桿力計算結(jié)果如下圖所示。最人連續(xù)功率前飛狀態(tài):圖6第I截面揮舞彎矩比較圖7第2截面揮舞彎矩比較栗塑機(jī)疑翼HF4一禺效itW-HF4第4Minf(0.448R)揮畑卿-i)0iW?>1201501

7、ft02102402703?3?3&03M圖8第3截面揮舞彎越比較圖9第4截面揮舞彎矩比較圖1()第5截面揮舞彎矩比較圖11第6截血揮舞彎矩比較圖12第7截而揮舞彎炬比較。三一圖13第1截面擺振彎矩比較圖14第2截面擺振彎購比較圖15第3截面擺振彎矩比較Nm第4蔽ifti(0.448R)擺抿就■某塑機(jī)竣JbHL4■一高效範(fàn)甕?HL4某熨機(jī)旋真?H5?一尚效鏈必甩5a三一SXVAasJLsx