旋翼实度对悬停效率影响的试验研究

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1、旋翼实度对悬停效率影响的试验研究京航空航天大学州旋翼实度对悬停效率影响的试验研究（南京航空航天大学直升机技术研究所南京,210016）-v2"1.摘要着重就旋翼实度对悬停效率的影响进行了试验研究首先分析了悬停效率与旋翼实度之间的影响关系.然后介绍了试验研究采用的方法和所取得的试验结果•给出了不同实度时旋翼拉力与总距，悬停戢率与总距，悬停效率与拉力系数以及悬停教率与单位桨叶面积拉力系数的关系曲线•对试验结果的分析表明?试验方法合理，结果可靠，可供旋翼设计时参考.关键词生垄试验皇堡■墨壁敦童.中图分类号:V275.1FV2]L52旋

2、翼实度是旋翼设计中的重要参数•它涉及到桨叶片数，桨叶弦长和旋翼半径等参数的选定一对旋翼性能和宜升机性能有着十分重要的影响选择恰当的旋翼实度以获得最大的悬停效率已成为优化旋翼设计的目标之一，因此，研究旋翼实度对悬停效率的影响具有实际意义.木文采用直径为I.9rfl的模型旋翼，在南京航空航天大学新改进的2m试验台上进行试验研究,给岀了不同溅量范围的试验结果以及悬停效率随不同旋翼参数的变化曲线用于分析不同实度对悬停效率的影响.结果表明,在不同的测量范围内•实度的影响是不同的1分析基础旋翼实度是桨叶实占面积与桨盘面积之比，对于矩形桨叶一:

3、㈤一二⑴由上式可知，实度与桨叶片数，弦长6及桨叶半径R这些参数有关”,改变任一参数都将改变实度•在相同旋翼半径及弦长情况下,增加实度即意味着增加桨叶片数.悬停效率的定义是旋翼悬停效率一旋翼诱导功率/旋翼总功率(2)收稿口期:1997—06—06j修改稿收到日期:1曲7—0728第一作者陈维芹女,工程师,1963年4月生.第6期陈维芹等:旋翼实度对悬停放率影响的试验研究705代人型阻功率及诱导功率的表达式，可以写成下式0辫C+币K+.5.Jc.(/3)”・式中：r,诱导功率修正系数；桨端损失系数;型阻功率修正系数；C,…一-特性桨叶

4、剖面的型阻系数.从上面悬停效率的定义式可以看出•实际上.悬停效率是旋翼诱导功率与型阻功率之比率的度量•对于相同形式的桨叶，在分析不同实度对悬停效率的影响时.若总距角一定•当实度增加吋，诱导功率相对于型阻功率可能增加更快，这有利于悬停效率的提高•但同时总的需用功率也会增加•因而并非实度增加.悬停效率就会提高.若在给定cr的条件下,由式(3)也可看出•与c成反比，这吋，提高则要求小些，但小.为保持相同拉力,C就变大•因此，在不同的c范围内.实度对悬停效率的影响可能是不同的.下面就是要通过试骑来确定，在给定不同参数的条件下.悬翼实度对悬

5、停效率的影响.2试验装置及方法为了研究旋翼实度对悬停效率的影响.本文在2m旋翼试验台上进行了相同桨叶不同宴度旋翼的悬停性能试验，不同实度的实施是采用四片矩形和两片矩形桨叶的旋翼•试验所用的模型旋翼的参数如下：旋翼半径月二0945m桨叶弦长b=0.076in桨叶宴度=0.1024(4片时)—0.0512(2片时)旋翼转速一2070r/rain试验模型的桨毂采用了带有挥舞较的结构型式.试验中总距则通过人工调节，在所要求的测试范围内进行调整.总距状态分别为，一0(・),6(・),8(・),10(・)・12(.),14(.),16(.),

6、18(.)试验时，在额定转速下，旋翼以某一调整好的总距运行，数据采集系统记录该状态下的旋翼拉力及扭矩值，每次运转均连续采集三次以上.然后旋翼又以相同状态重复运转并重复采集，以确保测试结果的正确可靠性•测量系统框图如1所示.115636IlMu-z捌念11计算机1匾］_—豳【11兰芒墅兰一1图1测量系统框图在试验确定悬停效率时,不计人桨端损失及诱导速度不均匀的修正•以避免人为修正可能带来的误差，即按下面公式脚706南京航空航天大学第29卷±式屮C和分别是实测的拉力和扭矩系数.3试验结果及分析图2为两种实度的旋翼在不同的总距角时的拉力

7、测量结果，图3则相应地给出了悬停效率随总距角的变化曲线可以看出，总距角约为10(.).两种实度旋翼的悬停效率同时达到最大值，其原因显然是因为他们采用了相同的翼型,这也与上节式⑶是一致的.04RI2I6/(图2不同实度时旋翼拉力与总距的关系图3不同实度时悬停效率与总距的关系由图4可见.在较小C范阖内，小实度的旋翼有较高的悬停效率但在较大Gr范圉情况正好相反•这是因为小实度旋翼较之大实度旋翼产牛的拉力要小•若要产牛相同拉力I,j,实度旋翼须以较大的总距工作•因此，当Cr较小时.小实度旋翼系统的诱导功率相对于型阻功率可能占有较人的比重，

8、由悬停效率的定义可知，此种情况下的悬停效率较高.但随着Cr的进一步增加.诱导功率与型阻功率的比重则在下降，悬停效率也就随之降低.图5示出了悬停效率随Cr的变化曲线，可见，相对于同一Gr而言.实度大,悬停效率亦高•因而大实度旋翼能产生较高的悬停效率•