厉聪聪, 史勇杰, 徐国华, 刘星亮

(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)

直升机在前飞过程中，旋翼前行侧和后行侧的相对气流速度不同，拉力分布不均匀，由此引起的周期性运动容易导致后行桨叶由于迎角过大产生气流分离而失速[1]。在大速度前飞时，旋翼后行侧的失速不仅限制了直升机飞行速度提高，而且失速过程中桨叶上表面的涡不断生成和耗散脱落，会引发升力突降等问题，严重危害直升机飞行安全。因此，提升直升机前飞时的旋翼气动特性已成为直升机气动领域的研究热点。

国内外针对直升机旋翼动态失速及提升前飞性能的研究由来已久。对于二维翼型，Sahin等[2]通过数值计算发现，使用变前缘外形的方法可以有效抑制低马赫数下二维翼型动态失速涡的发展，从而有效提升气动特性。对于前缘弹性下垂变形的研究，Bain等[3]使用了2种网格变形方法，表明动态前缘下垂(variable droop leading edge ,VDLE)可以有效维持翼型表面气流的附着状态。Chandrasekhara[4]针对VDLE导致的升力系数整体偏低的现象，提出采用格尼襟翼来提升整体的升力。对于提升三维旋翼前飞性能的研究，Johnson等[5]对前飞旋翼的不同桨叶外形进行了优化设计，旨在约束升阻比以及阻力发散的条件下，提高升力系数，减小阻力系数。经过对比发现，经过优化后的桨叶表面分布的升力系数有所提高，桨尖涡明显缩小且更加集中。Geissler等[6]对全尺寸桨叶的前缘10%c下垂进行了试验和数值计算研究，结果表明使用VDLE可以有效提升升力系数，对气动特性有明显改善。……