周云 胡和平 余智豪

摘要：对于共轴刚性旋翼而言，过大的桨叶结构变形可能导致上下旋翼桨尖发生碰撞，从而影响高速直升机的飞行安全。本文建立了一套含升力偏置配平目标的共轴刚性旋翼综合气弹分析模型，并利用XH-59A风洞试验数据验证了计算方法的有效性，获得了不同升力偏置和前进比状态下的桨叶结构变形特性，并进一步从剖面来流动压、剖面桨距角以及桨根挥舞弯矩载荷等方面进行剖析，揭示了桨叶结构变形的影响作用机理。研究结果表明，在低速小前进比阶段，桨叶结构变形主要由升力偏置控制决定，随着前飞速度的增加，前进比的影响将越来越突出，两者均对桨叶结构变形有重要影响，在高速飞行状态下，适当增大升力偏置可以减小桨叶结构变形，进而有利于桨尖间距控制。

关键词：共轴刚性旋翼；桨叶变形；桨尖间距；升力偏置；前进比

中图分类号：V221文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.06.008

高速是未来直升机发展的重要方向，共轴刚性旋翼直升机是极具发展潜力的高速构型之一，是世界各国目前研究的热点。共轴刚性旋翼基于前行桨叶概念，通过升力偏置大幅提升了旋翼气动性能，但与此同时带来了十分严重的动力学问题，共轴刚性旋翼的振动载荷问题非常突出，旋翼桨叶及桨毂动载荷水平很高[1-2]。在强大的动载荷作用下，桨叶结构会产生显著的挥舞方向弹性形变，对于共轴构型旋翼而言，共轴反转的上下旋翼桨尖就存在发生碰撞的危险，从而影响高速直升机的飞行安全，因此必须对共轴刚性旋翼桨叶结构变形进行准确的评估和设计。……