开口壁式涵道螺旋桨气动特性数值模拟

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1、第49卷第2期2017年4月南京航JournalofNanjingD01：10．16356／j．1005—2615．2017．02．004空航天大学UniversityofAeronautics学报{女Astronautics开口壁式涵道螺旋桨气动特性数值模拟V01．49No．2Apr．2017杜思亮1’2芦志明3唐正飞1(1．淮阴工学院机械与材料工程学院，淮安，223003；2．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；3．中国直升机设计研究所，景德镇，333001)摘要：涵道共轴双螺旋桨以其结构紧凑、气动效率高、气动噪声低、安全可靠

2、等性能和结构优点，已经被作为一种推力或升力装置广泛地应用到飞行器设计当中。涵道共轴双螺旋桨作为涵道共轴多旋翼飞行器的主升力系统，为了进一步提升其功率栽荷和抗风性，文中采用数值模拟方法对其在悬停状态、轴流状态和斜流状态下的气动特性进行了计算分析。提出了开口壁式涵道螺旋桨的主升力系统构型，并对其气动性能进行了计算，得出了开口壁式涵道螺旋桨相比涵道共轴双螺旋桨所具有的优势。关键词：涵道螺旋桨；共轴螺旋桨；涵道增升；涵道优化；CFD中图分类号：V211．52文献标志码：A文章编号：1005—2615(2017)02一0173一010NumericalSimulationo

3、nAerodynamicCharacteristicsofAirLeakageDuctedPropellerDUSiZi口挖91～，LUZ^imi以g3，TANG加g咒g扣i1(1．FacultyofMechanical＆．MatericalEngineering，HuaiyinInstituteofTechn0109y，Huaian，223003，China；2．NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanics，NanjingUniversityofAeronautics＆A

4、stronautics，Nanjing，210016，China；3．ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen，333001，China)Abstract：AsthemainliftingsystemofductedcoaxiaImultirotoraircraft，theductedcoaxialpropellerhastheadvantagesofcompactstructure，highaerodynamicefficiency，lowaerodynamicnoise，safetyan

5、dreliability，etc．Tofurtherimproveitspowerloadandwindresistance，thenumericalsimulationmethodisusedtocalculateandanalyzeaerodynamiccharacteristicsofcoaxialductedpropellerinhover，axialandobliqueflowstates．Themainliftingsystemconfigurationofairleakageductedpropellerisproposed，anditsaerody

6、namiccharacteristicsarediscussed．Comparedwiththeductedcoaxialpropel—ler，thesuperiorityoftheairleakageductedpropellerisgiven．Keywords：ductedpropeUer；coaxialpropeller；liftenhancement；ductedoptimization；CFD涵道共轴多旋翼飞行器‘11(图1)的主升力来自于其中部由油动或电动发动机驱动的涵道共轴双螺旋桨，上下螺旋桨以相同的速度向相反的方向旋转用以克服自身结构和所挂载荷的重

7、量。飞行姿态由四周4个小无刷电机驱动的定桨距螺旋桨转速来控制，实现飞行器绕其机体轴前后、左右和旋转等机动飞行动作，其飞行原理与四旋翼圈飞行器一致。该种飞行器可以有效解决电动多旋翼飞行器飞行时间短和简化涵道飞行器‘蚓飞行控制系统复杂等问题。涵道共轴双螺旋桨系统相对于同基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目；江苏高校优势学科建设工程资助项目。收稿日期：2016—12一15；修订日期：2017一03一01通信作者：唐正飞，男，副教授，E—mail：tang@nuaa．edu．cn。引用格式：杜思亮，芦志明，唐正飞．开口壁式涵道螺旋桨气动特性数值模拟[J]．南京

8、航空航天大