加装格尼襟翼旋翼的直升机飞行性能

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSinicaJul．252016VoI．37No72208．2217lSSN1000-6893CN11-1929／Vhltp：∥hkxbbuaaedu．cnhkxb《鱼buaa．edu．cn加装格尼襟翼旋翼的直升机飞行性能张勇刚，崔钊，韩东*，李建波南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室，南京2l0016摘要：为研究加装格尼襟翼旋翼的直升机飞行性能，建立了加装格尼襟翼旋翼的直升机飞行动力学模型。采用UH一60A直升机试飞数据验证了计算模型的正确性。在此基础上，分析了样例直升机加装格尼襟翼后重量系数、格尼襟

2、翼高度、沿径向位置和加装方式对旋翼需用功率的影响，以及加装格尼襟翼后旋翼桨叶剖面迎角分布、旋翼操纵量和机身姿态角的变化等。研究表明，直升机在重量系数较大的状态下高速前飞时，旋翼加装格尼襟翼能够明显降低直升机的需用功率，且加装转动格尼襟翼的效果优于加装固定格尼襟翼。功率降低幅值随格尼襟翼高度的增加先增加后减小。格尼襟翼在桨叶上布置的位置越靠近桨尖，其对需用功率的影响越大。直升机在重量系数较大的状态下高速前飞时，加装格尼襟翼能够使旋翼后行侧最大迎角显著减小。加装格尼襟翼后旋翼总距和纵横向周期变距减小。关键词：直升机；旋翼；格尼襟翼；需用功率；迎角中图分类号：V212．5文献标识码：A

3、文章编号：1000一6893(2016)07—2208—10直升机擅长垂直起降和空中悬停，具有良好的机动性能，在军事和民用领域发挥了不可替代的巨大作用。如何提升直升机性能一直是直升机研究的热点之一，旋翼变转速、桨叶变弦长、旋翼变直径和翼型优化等均是提升直升机性能的方法口‘4]，但在直升机上普遍应用的较少。格尼襟翼(GurneyFlap，GF)是一种加装在翼型后缘的增升装置，通常位于翼型受压一侧的后缘处。通过在翼型后缘处加装格尼襟翼，可以达到提升翼型升阻比和增加翼型最大升力的目的，进而提升直升机旋翼性能。随着格尼襟翼在赛车、飞机以及旋翼飞行器等领域的不断应用，国内外对格尼襟翼进行了

4、大量研究。Liebeck[53在研究亚声速翼型的增升措施时，探索了加装格尼襟翼的翼型后缘流动机理。文献[6—8]对加装格尼襟翼翼型的气动特性进行了实验研究，结果显示加装格尼襟翼翼型的后缘尾迹由交替脱落的涡组成，涡的脱落使翼型后缘边界处产生压力差，从而起到提升翼型气动特性的作用。Camocardi等[9]对可动格尼襟翼的气动特性进行了研究，分析了格尼襟翼上下运动和转动时的翼型特性，研究结果表明，转动的格尼襟翼会改变翼型尾流流动模式，缓解翼型后缘附近的尾流湍流。李亚臣等[1o]研究了格尼襟翼安装角变化对翼型气动特性的影响，结果表明随着安装角的增大，翼型的升力和阻力也会增大。Yee等[

5、1¨分析了格尼襟翼高度对翼型气动特性的影响，当格尼襟翼高度小于1％弦长时，翼型升力增长的幅度大于阻力增长的幅度，升阻比迅速提升，加装格尼襟翼的翼型在接近失速状态时其气动性收稿日期：2015一08—06；退修日期：2015—08—26；录用日期：2015-11—03；网络出版时间：2015—11—2613：51网络出版地址：wwwcnkinet／kcms／detail／111929v20151126．1351006．html基金项目：国家自然科学基金(11472129)；航空科学基金(2013zA52014)；中央高校基本科研业务费专项资金(Ns2014007)；江苏高校优势学科建

6、设工程资助项目*通讯作者．Tel．：025—84896444E-mail：donghan@nuaaedu．cn硪臻格式：张勇刚，崔钢．韩东．等加装格尼襟翼旋翼的直升枧飞行性能[Jj，航空学报．2016．37(7)：2208-2217ZHANGYG．cU

7、Z，HAND，eta

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12、a随HActaAeronauticaetAstronauticasinlca，2016．37(7)：2208．2217．张勇刚，等：加装格尼襟翼旋翼的直升机飞行性能能通常会优于原翼型。Myose等n2]发现加装格尼襟翼翼型

13、在迎角接近失速前，升阻比一直提高，在失速后，气流分离成为影响翼型气动特性的主要因素，升阻比基本不变。崔钊等[13。15]对加装格尼襟翼翼型和相应的自转旋翼的气动特性进行了研究，在高亚声速条件下，加装适当高度的格尼襟翼能够显著增大翼型的升力系数，并在一定迎角范围内增大升阻比，格尼襟翼在高升力系数下能够起到增大升阻比的作用；格尼襟翼加装于自转旋翼时，气动效率明显提升。Min等口61研究了加装格尼襟翼后旋翼载荷的变化，结果表明加装可动格尼襟翼能够降低旋翼桨毂处的交变载荷，达到减小直升机