大机动飞行时旋翼翼型的动态失速模型

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1、第43卷第3期2011年6月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsV01．43No．3Jun．2011大机动飞行时旋翼翼型的动态失速模型刘勇陈琨张呈林(南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，南京。210016)摘要：基于Beddoes-Leishman(B-L)动态失速模型，对前缘涡的分离条件和位置进行了修正，并采用了量纲为一的时间参数对前缘涡的累积和涡的移动在时间尺度上做更合理的建模，建立了涡位置和涡增量的关系，另外，改进了气流的再附着条件。算例表明采用修正后

2、的&L动态失速模型，能够有效地改善低马赫数下垂直力系数和力矩系数突变的临界点和峰值，而且改进了一般修正模型时气流再附着段的判断，有助于提高直升机在大机动飞行时旋翼大交变裁荷的计算准确性。关键词：直升机大机动飞行；Beddoes—Leishman模型；动态失速中图分类号；V211．52文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)03-0330—05DynamicStallModelforHighManeuveringFlightofHelicoptersLiuYong，ChenKun，ZhangChenglin(ScienceandTechno

3、logyonRotorcraftAeromechanicsLaboratory，NaniingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：AmodifiedmethodbasedontheBeddoes—LeishmandynamicstallmodeliSpresented．Modifi—cationsincludeanewstall—onsetcriterion．Themethodimprovesthepositionandseparationconditio

4、nsoftheleadingedgevortex，andestablishestherelationshipbetweenvortex’Spositionandaccumulationthroughdimensionlesstimeparameter．Thereattachmentboundaryconditionisalsomodified．Theex．amplesshowaneffectivemodificationoftheoriginalmodel，whichmakesthemodelfeasiblewhileana．1yzingthehigh

5、maneuveringflightconditionofrotor．Keywords：highmaneuveringflightofhelicopters；Beddoes-Leishmanmodel；dynamicstall直升机在飞行过程中，由于来流速度的影响，旋翼在后行桨叶上会产生大迎角引起的失速区，前行桨叶上会出现激波诱导前缘分离而引起的失速区。由于旋翼桨叶翼型剖面迎角随方位角发生周期性的变化，所以旋翼是处于非定常的气动环境中，一旦旋翼在飞行过程中产生了失速区域，桨叶以及自动倾斜器上就可能会因为桨叶剖面的动态失速特性而出现很高的交变振动载荷，很大

6、程度上限制了旋翼负载能力以及直升机高速状态的包线范围。深入地了解动态失速特性有利于研究如何提高旋翼性能，更精确地预测旋翼气动力，或进行旋翼初始设计和失速颤振计算。旋翼前飞时的失速区如图1所示叫。国内外关于二维翼型的动态失速理论一直在不断地发展，应用领域也在不断地扩展，从直升机旋翼气动力计算到风力机叶轮性能和载荷计算等等。其中Beddoes-Leishman动态失速模型由于模型形式简洁，计算精度高被广泛应用于直升机旋翼的气动力计算中[1。2】，Beddoes和Leishman经过不断地修改和完善，使得B—L模型能够完整地模拟翼型动态失速，包括前缘分离发生

7、、前缘涡的产生、涡的累积、涡的移动到彻底气流分离，然后气流再附着这一整个动态过程。不过此模型在马赫数为0．3～O．8这个范围时计算效果最好，即适用于直升机正常飞行时，旋翼一般的气动环境，当直升机在做较大机动动作的时候，旋翼桨叶削面前缘涡的收稿日期：2010—11—16；修订日期：2011—01—13通讯作者：张呈林，男，教授，博士生导师，E—mail：zcIntae@nuaa．edu．cn。第3期刘勇，等：大机动飞行时旋翼翼型的动态失速模型331圪●／，。。、、E区／弋、／淞NQ．}激一甲硝1．51．0叮0．5O．0-0．5：N二0．00．5F1^缸图

8、1旋翼失速区示意图发生时间推迟，其产生的诱导升力累积速度较快，累积量较大，旋翼上则表现为产生更