旋转机翼飞机旋翼飞行验证平台设计

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1、第4卷第4期2013年11月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．4NO．4NOV．2013文章编号：1674：8190(2013)04—488—05旋转机翼飞机旋翼飞行验证平台设计李亮明，高正红，何澳，邓阳平，田力(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：为了更好地研究旋转机翼飞机旋翼模式下的飞行性能，针对旋转机翼飞机的特点，开展旋转机翼飞机旋翼飞行验证平台的设计，主要包括旋转机翼的结构设计、动力系统设计。通过数值计算的方法，对不同相对厚度椭

2、圆翼型气动特性进行分析研究。建立旋转机翼悬停气动特性的估算方法，地面试验结果和计算结果的对比表明所建立的估算方法是有效的，该方法对今后开展旋转机翼飞机研究具有一定的参考价值和意义。关键词：椭圆翼型；旋转机翼；气动特性；飞行验证平台中图分类号：V221．8文献标识码：ADesignoftheRotorWingFlightTestingPlatformforRotorAircraftLiLiangming，GaoZhenghong，HeAo，DengYangping，TianLi(SchoolofAeronautics，

3、NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Inordertostudytheflightperformanceoftherotoraircraft，accordingtOthecharacteristicsofrotorwingaircraft，therotorwingflithttestingplatformisdeveloped，includingthestructuraldesignofrotorwingandpowersyst

4、em．Thecalculatingmethodofaerodynamicperformanceofellipticairfoilswithdifferentthick—ness—chordratioisgiven．Andintheendofthispaper，estimationmethodofthehoveringmodeisdeveloped，thecomparisonbetweenexperimentalresultsandcomputationshowstheestimationmethodiseffecti

5、ve．There—sultsprovidesomereferencevaluefortheresearchofrotorwingaircraft．Keywords：ellipticairfoils；rotorwing；aerodynamiccharacteristics；flighttestingplatform0引言众所周知，直升机具有固定翼飞机所不具备的垂直起落和悬停能力，可是由于直升机旋翼桨叶在悬停状态和前飞状态下的工作环境是截然不同的，直升机在前飞时的最大速度通常受到前行桨叶压缩性的影响及后行桨叶气流分离的限

6、制，旋翼前飞时的气动效率通常要比机翼低，常规直升机的最大飞行速度一般难以突破370km／h[1]。旋转机翼飞机是综合了直升机垂直起降和固定翼飞机高速巡收稿日期：2013—02—27；修回日期：2013—04—09通信作者：李亮明，lilian9881204@163．corn航能力的飞行器，其最大的特点是具有一副既可高速旋转作为旋翼又可锁定作为固定翼的旋转机翼。波音公司的X一50A“蜻蜓”CRW技术验证机就是旋转机翼飞机的典型代表，但是两架X一50A验证机相继在验证飞行中坠毁，并没有完成完整的过渡飞行。目前，国内尚缺乏

7、旋转机翼飞行验证方面的研究。为了验证旋转机翼飞机旋翼模式下的悬停性能和小速度前飞性能，本文开展小型旋转机翼飞机旋翼飞行验证平台的设计，基于旋翼空气动力学动量理论和叶素理论建立旋转机翼悬停气动特性的估算方法，并通过地面试验对估算方法的有效性进行验证，为旋转机翼的设计以及旋转机翼飞机的总体设计奠定基础。第4期李亮明等：旋转机翼飞机旋翼飞行验证平台设计4891旋转机翼的设计由于旋转机翼在作为旋翼使用时的后行桨叶后缘在固定翼模式飞行时变成机翼前缘，为兼顾翼型前、后缘设计要求，旋转机翼一般采用构造简单的椭圆翼型。同时为满足固定

8、翼模式高速巡航的使用要求，旋转机翼飞机具有中等的展弦比，无扭转角并且前后对称(前缘后掠角与后缘前掠角相等)，故旋转机翼外形为等腰梯形。1．1旋转机翼的结构布置桨叶上作用有气动力、离心力、惯性力等载荷，结构设计则要求选择合适的结构形状和材料作承力构件，使桨叶满足气动和动力学提出的各种要求[2]。桨叶一般由蒙皮和大梁组成，大梁为主要承力构件，蒙皮用