基于试飞的直升机悬停状态地面效应

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1、第42卷第2期2010年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．42No．2Apr．2010基于试飞的直升机悬停状态地面效应张西(中国飞行试验研究院，西安，710089)摘要：提出了一种基于试飞的直升机悬停状态地面效应研究方法．该方法在建立无量纲形式的直升机悬停需用功率模型的基础上，通过飞行试验实测直升机在不同重量和不同离地高度悬停时的发动机扭矩，大气条件等参数，利用参数辨识的方法确定无量纲形式直升机悬停需用功率模型中的相关空气动力参数

2、及地面效应模型。采用本文所述方法可以方便地进行直升机有、无地效时的悬停性能拓展。关键词：直升机；悬停性能；地面效应；参数辩识；飞行试验中图分类号：V211文献标识码：A文章编号：1005．2615(2010)02—0166—04·HelicopterHoverGroundEffectBasedonFlightTestZhangXi(EstablishmentofFlightTestofChina，Xi7an，710089，China)Abstract：Amethodforidentifyingthegroundeffectispr

3、oposedbyflighttestsandanon—dimensionalmodelofhelicopterrequiredpowersuitableforhelicopteringroundeffect(IGE)isdeveloped．Flighttestsareconducted，andthecorrespondingdataaremeasuredandprocessedfordifferentcombinationsoftheweight，theheightandatmosphericconditions．Aparamet

4、eridentificationalgorithmfortheflighttestdataanalysisisdiscussedandtheidentifiedresultsareobtained．Basedontheidentifiedaerodynamicparameters，thegroundeffectmodelforhelicopterIGEisestablished．Resultsshowthatthemethodcanidentifythehelicoptergroundeffectandtheaerodynamic

5、parametersofthehelicopterinhover．Keywords：helicopters；hoverperformance；groundeffect；parameteridentification；flighttest当直升机在地面附近悬停时，旋翼下洗气流由于受地面的阻挡，其垂直分量在接近地面时变为零，使旋翼处的诱导速度小于在自由大气中悬停(无地面影响)时的情况，其结果是当功率一定时，旋翼的拉力较远离地面时有所增加；或当拉力一定时，旋翼的需用功率较远离地面时有所减小。地面效应对直升机的起飞和着落有很大意义，在地面

6、效应范围内直升机可作超载起飞，以提高直升机的载重能力，在直升机自转着落时，地面效应能起减速作用，可一定程度地减小着地速度。由于旋翼复杂的空气动力现象，用理论方法来确定直升机在地面附近悬停时的地面效应仍是当前直升机空气动力学面临的难题之一[1．5】。现有确定直升机悬停地面效应的方法是以模型旋翼试验和直升机飞行试验为基础的经验曲线与公式№"，但对具体的直升机而言，这些经验曲线与公式会带来一定的误差，原因是不同型号的直升机气动布局各不相同，造成旋翼下洗流对机身的垂直增重效应及机身受地面的作用效果存在差异。本文提出了一种确定直升机悬停状态

7、地面效应的方法。该方法在建立无量纲形式的直升机悬停需用功率模型的基础上，通过飞行试验实测直升机在不同重量和不同离地高度悬停时的发动机扭矩、大气条件及旋翼转速等参数，利用参数辨识的方法确定无量纲形式直升机悬停需用功率模型中的相关空气动力参数及地面效应模型，并可进行直升机收稿日期：2009—07—08；修订日期：2009一11—21作者简介：张西，女，高级工程师，1968年8月生，E-mail：zhangxi7389@yahoo．cn。第2期张西：基于试飞的直升机悬停状态地面效应167的悬停性能拓展。1无量纲形式的直升机悬停需用功率数

8、学模型直升机旋翼的需用功率与直升机的重量、飞行状态及大气条件有关，可表示为P=^(Ⅳ，移，玑，0，R，ID)(1)式中：W，口，仇，0，R，JD分别为直升机的质量、飞行速度、爬升速度、旋翼转速、旋翼半径和大气密度。式(1)的无量纲形式为丽P=厶((