共轴双旋翼悬停地面效应气动特性分析

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1、第47卷第2期2015年4月南京航JournalofNanjingDOI：10．16356／j．1005—2615．2015．02．013空航天大学学报UniversityofAeronautics&Astronautics共轴双旋翼悬停地面效应气动特性分析覃燕华朱清华邵松(南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室。南京，210016)V01．47No．2Apr．2015摘要：基于时闯步进算法建立了适用于共轴双旋翼气动特性分析的旋翼自由尾迹模型，并采用面元法对水平争倾斜地面效应影响下共轴双旋翼系统气动特性进行了研究。在建模的过程

2、中，采用Weissinger-L一阶升力面模型模拟了桨叶的三堆效应，并充分考虑了旋翼／旋翼和旋翼／地面之间的气动干扰。通过与尾迹几何和诱导速度试验数据的对比。验证了计算模型的可行性。在此基础上，对共轴双旋翼在地面效应影响下的旋翼尾迹几何形状、流场诱导速度矢量分布和上下两旋

3、‘桨叶的拉力系数分布进行了计算及分析。结果表明，悬停状态下，共轴双旋翼上下旋翼问存在强烈的气动干扰，且地面的影响使旋吴尾迹涡线径向扩展且向上卷起，对共轴双旋翼下旋翼拉力产生明显的影响。关键词：自由尾迹；共轴双旋翼；地面效应；面元法；气动干扰中图分类号：V211．52文

4、献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)02—0266一09AerodynamicCharacteristicsAnalysisforHoveringCoaxialRotorsinGroundEfflectQinYanhua，ZhuQinghua，ShaoSong(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanics，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，Chin

5、a)Abstract：Afree—wakemodelisdevelopedtoanalyzetheaerodynamiccharacteristicsofcoaxialrotorssys—tembasedonthetime—marchingmethod，andtheaerodynamiccharacteristicsofcoaxialrotorsoperatingingroundeffectinhoverarestudiedbyusingthesurfacepanelmethod．Weissinger-Lliftingsurfacemo

6、del，whichi8includedinthefree-wakemodelisusedtosimulatethebladethree—dimensionaleffectconsideringtheaerodynamicinterferencebetweentherotor／rotorandrotor／ground．Thealgorithmisverifiedbycomparingthesimulationalresultswithtestdataofwakegeometryandinducedvelocityval—ues．Then，

7、thewakegeometryofcoaxialrotors，theinducedvelocitydistributionandaerodynamicloaddistributionofcoaxialrotorsingroundeffectarecalculatedandanalyzed．Theresultsshowthatthestrongaerodynamicinterferenceexistsbetweentheupperandlowerrotorsinhover，andthephenome—na，whicharetherotor

8、wakegeometryexpandrapidlyinradialdirectionandrollupingroundeffect，in—fluencethethrustofthelowerrotorobviously．Keywords：free-wake；coaxialrotors；groundeffect；panelmethod；aerodynamicinterference旋翼的气动特性对直升机的飞行性能及品质起着关键作用。悬停是直升机最独特的飞行状态，直升机在起降或贴地悬停作业时，地面对旋翼的性能有很明显的影响，试验研究发现m5

9、。，悬停状态下基金项目：直升机旋翼动力学重点实验室基金(9140CA00101120CA0152)资助项目；中央高校基本科研业务费专项资金(NP2015501)资助项目。收稿日期：2015—01—15；修订