加装格尼襟翼的自转旋翼气动特性研究

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1、航空学报Oct252012V01．33No．101791—1799ActaAeronauticaetAstronauticaSinicalSSN1000．6893CN11·1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn文章编号：1000一6893(2012)10一1791一09加装格尼襟翼的自转旋翼气动特性研究崔钊，韩东，李建波“，姬乐强，朱清华南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016摘要：为了研究格尼襟翼对自转旋翼气动特性的影响，首先建立了翼型加装格尼襟翼的二维气动特性计算模型，分析了NACA0012翼型及该翼型加装1％、2％弦长高

2、度格尼襟翼的气动特性，理论计算结果与试验结果的对比表明了本计算模型的正确性。基于叶素理论建立了自转旋翼动力学模型，采用Pitt—Peters动态人流模型捕捉自转旋翼诱导速度沿桨盘的非均匀分布特性。最后进行了自转旋翼加装不同高度格尼襟翼的气动特性分析，结果表明：翼型加装1％弦长高度的格尼襟翼后，在20m／s到35m／s的来流速度下，自转旋翼的阻力平均减小可达26％；加装高度为2％弦长的格尼襟翼后，在20m／s到35m／s的来流速度下，自转旋翼的阻力平均减小达17％。自转旋翼的气动效率得到明显提高。关键词：格尼襟翼；自转旋翼；叶素理论；气动特性；升阻比中图分类号：V211．52文献标识码：

3、A格尼襟翼(GurneyFlap，GF)是一种固定于翼型后缘的微型翼型增升装置，具有增升显著、构造简单及可靠性高等优点。通常格尼襟翼能够同时增加翼型的升力系数和阻力系数。LiebeckLlJ、Myose[23和Jang[31等相继通过试验和数值计算等手段对格尼襟翼的增升原理进行了研究。Li等[43对格尼襟翼气动特性进行了深入的试验研究，并通过粒子图像测速(ParticleImageVeloci—metry，PIV)技术实现了绕格尼襟翼的流场显示，揭示其流场特性和增升机理。格尼襟翼最初应用于赛车设计中，近年来逐步应用到了风机和风扇设计中。、高永卫口3使用孤立翼型法进行了加装格尼襟翼的车用

4、轴流冷却风扇的设计和性能分析，试验研究表明，加装格尼襟翼后风扇性能有了较大提高。高永卫等[6]还通过试验的方法证实，沿叶片展向分布一定高度的格尼襟翼有效提高了风扇的推力。朱文祥【7J、申振华№。93等在风机翼型上分别加装2％弦长和4％弦长的格尼襟翼，进行了风力机性能对比试验，试验结果表明，格尼襟翼可以有效提高水平轴风力机的输出功率或风能利用系数。在飞行器设计应用研究方面，Chandrasek—hara[10。n]研究了前缘可变翼型加装格尼襟翼的可压缩动态失速特性，表明高度为1％弦长的格尼襟翼，很好地恢复了由于翼型前缘变形导致的升力损失，且并未过度增加阻力和力矩系数。王元元等m3采用计算

5、流体力学(CFD)方法，研究了不同形式的格尼襟翼对翼型动态失速特性的影响，研究表明不对称格尼襟翼使翼型低头力矩明显减小，有利于直升机旋翼使用。Lee和Kroo[131使用了不可压Navier—Stokes方程研究了加装格尼襟翼的机翼气动特性，研究表明机翼加装格尼襟翼收稿日期：2011．11．02；退修日期：2011-11—22；录用日期：2012-02-26；网络出版时间：2012-03—0808：50网络出版地址：www．cnki．net／kcms／deta¨门1．1929．V．2们20308．0850．004．html基金项目：国家“863”计划(2们0AA7050103，2011

6、AA7052002)；江苏省研究生培养创新工程(c×10B一104z)*通讯作者．Tel．：025—84895188E-maj

7、：Ijbl01@nuaa．edu．cn寻l援掺武lcuiz，卜IanD，LiJ8，ela

8、．studyonaer。d卿lccharacle}．；sticSo

9、auto-fofatingrotorsw{lht、umeyf

10、aps。ActaA戡onau瓠caetAstr口nauticasinica．2012．33(10)：1791—17997崔钢．韩东．李建渡。等．加装格尼襟翼的自转旋翼气动特性研究?航空学报．2012．33(10)：”91．，799．航空学报Oc

11、t．252012V01．33No10后升力系数显著提高。李亚臣和王晋军n4j进行了平板三角翼加装格尼襟翼的气动特性风洞试验，结果表明格尼襟翼在中高升力系数下可以提高三角翼的升阻比，尤其以高度为1％弦长的格尼襟翼最为显著。Min等口钉采用Navier—Stoker方程和自由尾迹的混合算法，研究了旋翼加装格尼襟翼后的前飞和下降性能，研究表明前飞中格尼襟翼在合适的方位角展开，能够减小旋翼桨毂的交变载荷变化幅度，从而达到减振的目的。Le—on等[16]