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倾转旋翼-机翼气动干扰准定常多重参考系仿真和风洞试验

2021-11-23杨海涛胡淑玲马武举

科学技术与工程 2021年32期

杨海涛, 夏 巍, 帅 超, 胡淑玲, 马武举

(1.中国船舶集团有限公司宜昌测试技术研究所, 宜昌 443000; 2.西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室, 西安 710049)

倾转旋翼飞机可在直升机飞行模式和固定翼飞机飞行模式间转换飞行,具有更大的飞行包线和更广阔的应用范围,但在转换飞行时引入了过渡飞行模式[1-3]。过渡飞行模式是衔接悬停和巡航两个典型状态的特殊飞行模式。在过渡飞行模式,前方来流风速的大小和旋翼旋转轴向均发生较大变化,且旋翼与机翼间存在强烈的气动干扰,导致倾转旋翼飞机的升力、推力随着旋翼倾角的变化而发生较大的变化[4]。开展倾转旋翼对机翼的气动干扰研究,对揭示干扰流动机理和减轻干扰问题具有重要实际意义。

倾转旋翼-机翼间的气动干扰研究主要包括试验和数值仿真两类。试验方面,郭剑东等[5]针对带短舱的小型倾转旋翼机开展全包线吹风试验,研究了旋翼/机翼/襟副翼间的气动干扰,以及总距、副翼和升降舵的操纵功效。Chinwicharnam等[6]针对倾转旋翼-机翼同时倾转模型开展风洞试验研究,得出了倾转旋翼的滑流会改变机翼附面层的气流分离,可提高机翼升力并使机翼的失速迎角增大结论。数值仿真方面,Sugawara等[7]使用rFlow3D求解器研究了前飞状态旋翼与机翼间的气动干扰,并与单旋翼和单机翼气动特性比较,发现在高前进下旋翼-机翼模型的阻力增加20%。闫文辉等[8]首先利用动量-叶素理论分析了倾转旋翼的最佳推进效率,然后利用结合数值仿真结果和Lowson方法研究了桨叶的辐射噪声,分析了倾转旋翼噪声对飞行员工效的影响。……

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