引弧阳-空气动力学学报.PDF

第25卷第3期 空气动力学学报 vd．25。No．3 AERODYNAMICASINICA 2007年09月 ACTA Sep．，2007 文章编号：0258．1825(200vlo3_0390-06 基于自由尾迹和升力面方法的 双旋翼悬停气动干扰计算 黄水林，李春华，徐国华 (南京航空航天大学，江苏南京210016) 摘要：建立了一个同时适合于共轴式、横列式及纵列式直升机双旋翼气动干扰分析的计算方法。在该方法中，为 更好地模拟气动干扰特性及桨尖三维效应，桨叶模型采用了升力面／祸格法，尾迹则使用畸变的自由尾速模型。通 过旋翼下洗速度的计算值与可得到的宴验值对比，验证了计算方法的有效性。应用该方法，以横列、共轴、纵列式 双旋翼为例，分别计算了悬停状态双旋翼的尾迹特性及诱导速度变化，给出了部分尾迹边界，并对计算结果进行了 分析。最后，给出了几点结论。 关键词：直升机；双旋翼；气动干扰；自由尾迹 中图分类号：V211．52 文献标识码：A 的研究尤其是理论研究还不很深人。 0引 言 鉴于共轴、横列、纵列式双旋翼的气动干扰问题 双旋翼气动干扰问题是直升机空气动力学的研 可归结为空间两副旋翼在不同位置和气动环境下的 究难点之一。对于共轴式、横列式及纵列式旋翼飞行 相互作用的流场计算问题，本文建立一个统一的适合 器而言．两副旋翼所导致的诱导速度场变化并非单旋 于各种双旋翼气动干扰的计算模型。桨叶气动模型 翼的简单叠加。比如，纵列式直升机，两旋翼间有一 基于升力面／涡格法模型．以更好地计入干扰所引起 定的交叠面积，这就使得后方的旋翼很容易处在前方 的当地诱速和迎角变化，以及桨尖三维效应；尾迹模 旋翼的尾迹之中，两旋翼尾迹互相缠绕，其桨叶气动 型则采用畸变的自由尾迹模型，以更好地模拟旋翼本 特性相对于单旋翼会发生较大的变化；对于结构紧 身的诱导作用及另一旋翼的干扰影响。 凑、相互靠近的共轴双旋翼来说，旋翼之间流场的相 1计算模型 互干扰及耦合更严重，在某些状态下，这种干扰特性 对流场的影响是决定性的。因此，建立一个准确的双 1．1坐标系 旋翼气动干扰特性分析模型是很重要的。 本文建立的模型主要涉及以下一些坐标系：旋翼 过去，对共轴式、横列式、纵列式等双旋翼飞行器 已进行了不少研究。在文献[1]中，Coleman对共轴双 (盯)、桨叶变距坐标系(BF)，如图l所示。 旋翼气动研究进行了较全面的综述，文献[2]中．，Har- 这些坐标系之间的转换关系如下式： Iis在描述了双旋翼飞行器在理论和实验研究方面的 进展后，给出了一个在任意旋翼交叠面积下的双旋翼 悬停性能的工程计算方法；Leishman、Bagai、Gfiffith等引弧) 人则建立了自由涡尾迹方法来计算共轴、纵列式双旋 翼的尾迹几何特性[3，“。国内近年来也开展了一些 —sinxFo f缸1 rcoslFo 双旋翼气动特性的研究(例如文献5—9)，且主要针 {儿}：