李 海，贾宏光，陈在斌

（1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033；2.中国科学院大学，北京100049；3.长光卫星技术有限公司，吉林 长春130000）

1 引 言

近年来，小型旋翼无人机凭借其机动灵活、垂直起降和悬停飞行的能力，在农业植保、地质勘探、电力巡检和航拍测绘等方面有着广泛的应用［1-6］。涵道共轴双旋翼无人机相比于常规的旋翼飞行器具有其独特的优势。具体表现为：它采用共轴反向旋转的双桨构型，上下旋翼产生的反扭矩相互抵消，无需传统的尾桨或固定导流板来平衡扭矩，可以减小前飞阻力并且飞行器的结构也更加紧凑；涵道可以看作是一个环形机翼，包裹整个旋翼系统，旋翼的吸流作用在涵道唇口产生绕流，形成低压区，因此涵道可以提供一部分的附加升力，同时涵道的存在还能够抑制桨尖涡的形成，降低尾流的能量损失，在功耗相同的情况下产生更大的拉力，提高整机的气动效率；此外，涵道对高速转动的桨叶不仅起到了一定的保护作用，还能显著降低气动噪声，隐蔽性更好。因此，涵道共轴双旋翼无人机在军用、民用领域内受到了越来越多的重视。

共轴双旋翼作为涵道共轴双旋翼无人机的主升力系统，深入分析其气动特性是优化提高整个飞行器性能的基础。目前，从滑流理论到涡流模型，从CFD 数值模拟到风洞实验等［7-11］，国内外学者对共轴双旋翼的流场特性进行了大量研究，已经明确了其拉力形成的机理。雷瑶等利用气动试验台对工作在低雷诺数下的小型共轴双旋翼单元的拉力、功耗等进行了实验测量，结合数值模拟分析了不同布局对其气动性能的影响［12-13］。……