程钰锋, 聂万胜, 李国强

(装备指挥技术学院 航天装备系, 北京 101416)

临近空间螺旋桨气动性能数值分析

程钰锋, 聂万胜, 李国强

(装备指挥技术学院 航天装备系, 北京 101416)

在实验条件不成熟和计算性能不够好的情况下,提出了一种研究螺旋桨气动性能的方法。首先对叶素周围的流场进行数值模拟,分析叶素的气动性能并得出叶素升阻系数,然后差值得到叶素升阻系数沿桨径的连续分布,再利用叶素理论对螺旋桨的整体气动性能进行分析。研究表明,所提出的研究方法不仅可以对叶素周围流场进行详细的分析,还能够较好地分析螺旋桨整体气动性能。对所研究的螺旋桨而言,发生严重气动分离并伴有气动振荡现象的部位并不在桨尖处,而是在桨径前半部分。

临近空间; 螺旋桨; 气动性能; 叶素理论; 数值仿真

引言

航空推进技术已进入喷气时代,但螺旋桨并没有完全退出这个领域,而且某些特定的飞行器和飞行空间里甚至只能采用螺旋桨作为动力装置。目前,大多数高空平台包括高空飞艇和高空无人机都采用螺旋桨作为其动力装置[1],如美国的High Platform等多种高空平台[2]和太阳神系列飞行器[3]都是采用螺旋桨作为动力装置。因此,对螺旋桨气动性能的研究依然很重要,尤其是对临近空间螺旋桨性能的研究是十分必要的。

螺旋桨气动性能的研究方法有理论分析、试验研究和数值研究三种方法。目前,研究螺旋桨气动性能的基本理论主要有动量理论、叶素理论、涡流理论等[4],但这些理论都不能体现螺旋桨周围的流场特性。……