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《懸停狀態(tài)共軸剛性雙旋翼非定常流動干擾機理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報AclaAerOnauticaetAstrOnaulicaSinicaFeb252016VoI．37No．2568．578ISSN1000-6893CN11．1929／Vhltp：∥hkxbbuaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn懸停狀態(tài)共軸剛性雙旋翼非定常流動干擾機理朱正，招啟軍*，李鵬南京航空航天大學(xué)直升機旋翼動力學(xué)國家級重點實驗室，南京210016摘要：基于運動嵌套網(wǎng)格方法，建立了一套適合于懸停狀態(tài)下共軸剛性雙旋翼非定常干擾流場分析的計算流體力學(xué)(CFD)方法。首先，基于高效的運動嵌套網(wǎng)格技術(shù)，采用積分形式的可
2、壓雷諾平均Navier—Stokes(RANS)方程作為雙旋翼非定常流場求解控制方程，湍流模型選用Baldwin—Lomax模型，時間推進(jìn)采用雙時間方法。在CFD方法的驗證基礎(chǔ)之上，對干擾過程中的槳尖渦渦核位置及強度演變規(guī)律進(jìn)行了細(xì)致分析，揭示了共軸雙旋翼非定常干擾流場中上、下旋翼槳尖渦與雙旋翼槳葉之間的貼近干擾、碰撞現(xiàn)象，以及上、下旋翼槳尖渦之間的相互干擾機理。然后，進(jìn)一步研究了不同總距角下的共軸旋翼系統(tǒng)中上、下旋翼的非定常氣動特性以及影響規(guī)律。計算結(jié)果表明：上旋翼槳葉的槳尖渦會直接與下旋翼槳葉發(fā)生碰撞，導(dǎo)致下旋翼槳葉拉力損失；上旋翼槳
3、葉的槳尖渦和下旋翼槳葉的槳尖渦相互干擾，改變了槳尖渦的強度和軌跡；上、下旋翼槳葉相互靠近時，上、下旋翼槳葉的拉力均會上升，之后相互遠(yuǎn)離時上、下旋翼槳葉拉力均會先下降再上升。關(guān)鍵詞：共軸剛性旋翼；非定常流場；干擾機理；槳尖渦；計算流體力學(xué)；懸停狀態(tài)；運動嵌套網(wǎng)格中圖分類號：V211．3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000一6893(2016)02一0568—11直升機具有垂直起降、空中懸停等固定翼飛機無法比擬的特點。但是，常規(guī)單旋翼帶尾槳構(gòu)型的直升機由于存在前行槳葉激波和后行槳葉失速等限制因素，無法實現(xiàn)高速飛行；并且用于平衡反扭矩的尾槳消耗了一
4、部分發(fā)動機功率。上述缺點在一定程度上限制了直升機的應(yīng)用前景。而共軸式剛性雙旋翼直升機通過上、下兩副旋翼反向旋轉(zhuǎn)，可以相互抵消反扭矩，省去了用于平衡反扭矩的尾槳，提高了功率利用效率。此外，該構(gòu)型直升機通過對后行槳葉進(jìn)行卸載，并充分發(fā)揮前行槳葉的升力潛能，突破了常規(guī)構(gòu)型直升機大速度飛行時旋翼的氣動約束，使得共軸剛性旋翼直升機具備高速飛行的能力?；谏鲜鏊枷?，美國西科斯基飛機公司發(fā)展了“前行槳葉概念”的共軸剛性旋翼直升機，于2008年成功試飛了共軸剛性旋翼高速攻擊直升機)(2，并取得了463km／h的飛行速度，遠(yuǎn)超過常規(guī)直升機的飛行速度，標(biāo)志著
5、該種構(gòu)型的直升機已逐步進(jìn)入實用，并已入選美國下一代高速直升機發(fā)展規(guī)劃。因而，共軸剛性旋翼構(gòu)型已成為當(dāng)前國際高速直升機研究的最新熱點。但是，共軸剛性雙旋翼干擾流場比常規(guī)單旋翼流場要復(fù)雜。上、下兩副旋翼旋轉(zhuǎn)方向相反，導(dǎo)致流場中存在著嚴(yán)重的槳一渦干擾和渦一渦干擾現(xiàn)象。這使得共軸雙旋翼的氣動特性與單旋翼有著很大不同。與常規(guī)旋翼不同，即使是在懸停狀態(tài)下，上述原因也使得流場呈現(xiàn)出明顯的非定常特性，這給研究共軸雙旋翼的渦流場干擾機理和氣動特性分析提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，研究懸停狀態(tài)共軸剛性雙旋翼的非定常流動干擾機理對認(rèn)識和分析新構(gòu)型高速直升機的氣動特性具
6、有重要學(xué)收稿日期：2015．01．04；退修日期：2015-02．21；錄用日期：2015-04-15；網(wǎng)絡(luò)出版時間：2015-04-2211：30網(wǎng)絡(luò)出版地址：wwwcnkjnet／kcms／detail／11．1929．V．20150422．1130003htmI基金項目：國家自然科學(xué)基金(11272150)；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目*通訊作者Tel：025-84893753E—mail=zhaoqijun@nuaaeducn萼l(xiāng)用撂武
7、朱正．招啟軍．李鵝懸停狀態(tài)共軸剛性雙旋翼非定常流動干擾機理【J]．航空學(xué)報．2016．37
8、(2)：567·578．ZHUZ，ZHAoQJ“
9、P．unsteadyf
10、owinleractlonmechanismofcoaxialrlgldrotors．nhover[Jj．ActaAefonauticaetAstronauticas}nIca。2016．37(2)：568—578朱正．等：懸停狀態(tài)共軸剛性雙旋翼非定常流動干擾機理術(shù)價值和實際意義。關(guān)于常規(guī)共軸雙旋翼流場及氣動特性的研究，國內(nèi)外均開展了一些卓有成效的理論和試驗工作。Leishman等發(fā)展了適合于共軸雙旋翼的動量葉素理論‘1。4]。Andrew[5]、Bagai[6]和
11、黃水林口1等均通過尾跡方法研究了共軸旋翼的氣動特性。Kim和Brown[8棚3發(fā)展了適合于共軸旋翼的渦輸運模型。這些方法雖然計算速度快，但是較難精確反映雙旋翼的流場干擾細(xì)節(jié)以及氣動特性。童自力
