旋翼固定翼复合式垂直起降飞行器概念设计研究

《旋翼固定翼复合式垂直起降飞行器概念设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstrOnautIcaSinicaJan．252016V01．37No．1179-192ISSN1000．6893ON11—1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．CFIhkxb@buaaedu．cn旋翼固定翼复合式垂直起降飞行器概念设计研究张啸迟，万志强，章异赢，杨超*北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100083摘要：近些年来垂直起降(VTOL)飞行器发展迅速，并获得了一些突破性进展，但仍有许多尚未解决的问题。结合旋翼机和固定翼飞机的优点，提出一种旋翼固定翼复合式飞行器布局方案，兼具优异的垂直起降性能及高速飞行

2、能力，具有转换过渡稳定平滑、可控性强的特点。在该旋翼固定翼复合式布局中，特型旋翼可旋转以提供垂直升力，也可停转、锁定与固定式机翼保持平行，最终转换为固定翼面使得飞机转换为固定翼布局，并在机翼上布置矢量推力装置，实现高速飞行。概念设计研究围绕设计方法、特型旋翼、矢量推力系统等关键技术展开，并开展了平飞模式飞行特性、垂直起降模式飞行特性、航程、航时以及飞行操纵等性能的分析。通过试制小型原理验证机，并对各飞行状态及转换过渡飞行进行飞行试验，验证了该布局的可行性。结合实际算例展开分析计算，验证了该方案设计方法的准确性和实用性。关键词：垂直起降飞行器；旋翼；复合式飞行器；概念设计；性能

3、分析中图分类号：V275+．2文献标识码：A文章编号：1000—6893(2016)01—0179—14垂直起降(VTOL)飞行器是近年来发展迅速的一类新型航空器，同时具备直升机的垂直起降能力，与固定翼飞机的高速平飞能力，具有较好的经济和军事价值¨j。垂直起降飞行器随着科学技术的发展，很多新的布局形式不断涌现并投入使用。复合式直升机、倾转旋翼飞机和旋转机翼飞机是垂直起降飞行器中的典型代表，近年来获得了很多突破性进展，但仍有尚未解决的问题[2‘3]。复合式直升机在常规直升机的基础上布置推进系统和机翼，为旋翼卸载使得水平飞行速度有所提升。以欧洲X3高速直升机为例，优点是保留直升机

4、优异的垂直起降和低速性能；缺点是高速飞行时旋翼的前进比远高于常规直升机，旋翼后行桨叶大部分处于反流区内，气流分离现象更严重，前行桨叶的压缩效应更突出，偏流作用显著H书j。倾转旋翼飞机的旋翼动力系统推力线方向可倾转，在升力和推力间转换。以美国V一22“鱼鹰”运输机为例，其打开了垂直起降飞行器实际应用的局面。随着技术发展，长期困扰的动力稳定性、气动力干扰、飞行操纵等问题均逐渐走向成熟。优点是对旋翼滑流遮蔽较小，压差阻力损失较小；缺点是倾转机构复杂，控制困难，旋翼桨盘载荷较大，悬停效率较低。旋转机翼飞行器是一种新概念飞行器，其机翼可旋转同时作为旋翼和机翼。其优点是水平飞行模式下旋翼

5、停转，改为由其他方式提供推力，飞行速度高。其代表为美国研制的x一50无人飞行器技术验证机。该验证机方案为避免旋翼的反扭作用，采用喷气旋翼技术，喷气来源于涡扇发动机，一个分流阀被用来引导排气从旋翼梢部喷口收稿日期：2015．09—03；退修日期：2015—10-29；录用日期：2015-11—26；网络出版时间：2015—12—0410：08网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．201512041008．004．html基金项目：北京航空航天大学凡舟基金；北京航空航天大学研究生创新实践基金项目(YCSJ一01—201515)*通讯作

6、者Tel．：010-82317528E-mail：yangchao@buaaeduon事

7、甥格武I张啸迟．万志强．章异赢．等．旋翼固定翼复合式垂直起降飞行器概念设计研究L如．航空学撮，2016，37(1)：179-192．ZHANGXC．WANZQ．ZHANGYY，eta1．ConceptualdesignofrotarywingandfixedwingcompoundVTOLaircraftEjj．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2016，37(，Jj179—192．航空学报喷出以进行旋翼模式飞行，或从后部巡航喷口喷出以进行固定翼模式

8、巡航飞行；鸭翼和水平尾翼后缘都有增升襟翼装置，且都与机身铰接，可以进行一定角度的偏转；机身尾部设置有方向控制喷口，用于在飞机以直升机模式飞行时进行偏航控制。文献[7]对CRW飞行器(CanardRotor／WingAircraft)飞行性能进行了研究，指出该方案综合性能优于其他垂直起降飞行器方案，并将其与直升机、倾转旋翼机和“鹞”式战斗机进行对比。结果表明相较于倾转旋翼机和高速直升机，该方案具有更宽的飞行包线，仅在垂直起降状态下做低速飞行时垂直飞行性能略逊于直升机；相比于使用矢量喷口技术的“鹞”式战斗机