31-直升机进气道参数的试验分析(1室 刘洐涛)-(7)

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1、第二十六届（2010）全国直升机年会论文直升机进气道参数的试验分析刘衍涛严军陈雪松（中国直升机设计研究所，景德镇，333001）摘要：针对机身前进气、带集气室进气道，采用试验的方法，通过总压恢复系数和DC60分析在不同来流速度和不同机身攻角状态下各部件对进气道性能的影响,并模拟了进气网罩结冰对进气道性能的影响。结果表明，当来流速度或进气流量增加的时候，总压恢复系数下降，进气畸变减小；偏流片和进气网罩均使进气畸变减小；附面层泄流槽在前飞时能使进气畸变明显减小；进气网罩堵塞使总压恢复系数下降，同时进气畸变减小。通过结果分析，得出了进气道优化设计的建议。关键词：直升机，进气道，集

2、气室，总压恢复，畸变1引言发动机是直升机的重要部件之一，其功重比直接影响到直升机的性能，并成为直升机分代的重要指标之一。进气道与发动机之间存在着强烈的交互作用，发动机进气的总压恢复系数与畸变都直接影响到发动机的输出功率与工作稳定性；而发动机工作状态的变化以及压气机的失速与喘振也必然影响到进气道的工作，进而影响到整个动力系统的稳定性和综合性能。图1试验模型由于直升机采用带前输出轴涡轴发动机，输出轴穿过进气道的设计必然会造成进气道内气流分离加剧，引发出口气流畸变大的问题。机身前进气，带集气室的进气道设计绕过了输出轴，解决了输出轴穿过进气道的问题，同时也带来了进气通道长，进气转角

3、大的问题。文献[1]对Dauphin系列的直升机进气道在悬停、前飞状态下进行了实验研究。结果表明，在高速前飞状态下存在气流分离，且进气畸变较为严重，流动阻力较大，表明了进气畸变对直升机性能的重要性。国内的进气道研究仅限于机身侧面进气，带前输出轴的进气道研究[3]。图2进气道模型文中通过不同来流速度、不同机身姿态角、不同部件构型以及冰雪天气对机身前进气，带集气室进气道进气性能进行了系统、全面的研究，在国内尚属首次。通过本次研究，不仅成功地为某型机选定了进气道方案，通过进气道各方案的对比分析，还得出了一系列有意义的结论，对直升机进气道设计与优化具有指导意义。2362研究内容一般

4、进气道试验测量仅在单侧进气道进行，为保证试验的准确性，本次试验特别安排了左、右进气道的相互影响测量。在试验前，进行了非试验侧进气道的进气对试验侧进气道数的测量数据的影响测量，结果表明，非试验侧进气对试验侧的影响远远小于测量误差，对测量结果不产生影响。右侧流量控制：高压引射机构左侧流量控制：轴流风机图3进气流量控制试验中采用了1：2的缩比模型，结构上包括了进气网罩、附面层泄流槽、进气偏流片、集气室，结构全面，具有代表性。进气流量的控制采用两种方法：左侧由风扇控制，右侧由采用数字阀的高压引射机构控制，后者流量控制更为精确，可达0.001kg/s（图3）。在进气道的出口截面位置，

5、布置了一个五孔探针，测量点沿径向布置4周，每周测量间隔为15°，共96个测量点。完整状态拆除泄流槽拆除进气网罩模拟结冰图4试验内容236试验内容包括了速度和进气流量、机身姿态角、进气偏流片、进气网罩、附面层泄流槽以及进气网罩结冰堵塞对进气性能的影响（图4）。3结果分析进气道性能常用总压恢复系数与进气畸变DC60表示，总压恢复系数表示进气携带能量情况，主要影响发动机的输出功率，总压恢复系数下降1%，发动机输出功率将会下降1.35%左右；进气畸变DC60表示进气的均匀性，主要影响发动机内压气机工作的稳定性，DC60增大将会导致发动机振动的加剧进而影响输出功率。定义如下：总压恢复

6、定义：DC60定义：其中，:进气道入口总压:进气道测量面平均总压:进气道测量面60°扇形平均总压的最小值3.1流量和速度为了模拟不同前飞速度和不同使用功率情况下进气道的工作情况，我们测试了来流速度分别为0m/s、30m/s、60m/s，进气流量分别为0.6kg/s、1.0kg/s、1.4kg/s状态下进气道的性能。随着来流速度的增大，进气道入口的溢流现象加剧，同时，集气室入口转折处的耗散现象加剧，使得进气道内部气流携带能量降低，进气总压恢复系数降低，来流速度的增大，使进气道内部气流湍流度降低，气流更加均匀，故DC60图5不同速度下的总压恢复系数和DC60增大，即畸变减小（图

7、5）；进气流量的变化同样导致进气道内部流速的变化，故其产生的影响与来流速度影响相似（图6）。236图6不同流量下的总压恢复系数和DC603.2机身姿态角试验侧为右进气道，侧滑角左偏为正，攻角以抬头为正。总压恢复系数随侧滑角的增加而增大，由于两侧进气道的侧滑角是相反的，正负侧滑角下单侧进气道的性能可以反映出两侧进气道进气性能平衡性，由于两侧进气道中间存在分流型面，在一定侧滑角的情况下，会引起负侧滑角位置的进气道来流分离，使负侧滑角位置的总压恢复系数下降，在大速度下特别明显（图7)；DC60在0°时最大，其他状态都有所