悬停状态共轴刚性旋翼机身气动干扰特性

doi:10.7527/S1000-6893.2023.29284

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悬停状态共轴刚性旋翼机身气动干扰特性

孙朋朋(), 刘平安, 樊枫, 曾伟

中国直升机设计研究所，景德镇 333000

收稿日期:2023-07-10 修回日期:2023-10-20 接受日期:2023-12-01 出版日期:2024-05-15 发布日期:2023-12-07
通讯作者: 孙朋朋 E-mail:sunpp@avic.com
基金资助:
直升机旋翼动力学国家级重点实验室基金(61422200102)

Aerodynamic interaction characteristics of coaxial rigid rotor⁃fuselage in hover condition

Pengpeng SUN(), Ping’an LIU, Feng FAN, Wei ZENG

Science and Technology on Rotorcraft Aeromechanics Laboratory，Jingdezhen 333000，China

Received:2023-07-10 Revised:2023-10-20 Accepted:2023-12-01 Online:2024-05-15 Published:2023-12-07
Contact: Pengpeng SUN E-mail:sunpp@avic.com
Supported by:
National Key Laboratory Foundation of Science and Technology on Rotorcraft Aeromechanics(61422200102)

摘要/Abstract

摘要：

对共轴刚性旋翼/机身气动干扰开展试验和计算研究，分析了悬停状态下机身气动干扰对双旋翼气动特性以及机身表面压力分布的影响。结果表明，机身气动干扰使上、下旋翼桨叶尖部高升力区域范围增大，同拉力系数下的旋翼功率系数降低，旋翼最大悬停效率（FM）增大约4.6%；受旋翼下洗流的影响，机身会产生垂直向下载荷，大小约为旋翼拉力的7%，扣除机身垂向力旋翼最大悬停效率相比孤立旋翼状态降低约6%；在旋翼气动干扰下，机身产生抬头力矩，大小与旋翼拉力系数成正比；机身表面压力呈4倍旋转频率的非定常变化。

关键词: 共轴刚性旋翼, 气动干扰, 机身, 风洞试验, 悬停

Abstract:

Experimental and computation studies were conducted on the aerodynamic interaction between coaxial rigid rotor-fuselage in hover. The influence of fuselage aerodynamic interference in hover on the aerodynamic characteristics of coaxial rigid rotor and the pressure distribution on the fuselage surface was analyzed. It is found that the range of high lift areas at the tip of the upper and lower rotor blades is increased， and the power coefficient of the rotors is reduced at the same tension coefficient with the aerodynamic interaction of the fuselage. The rotor maximum Figure of Merit （FM） increases by approximately 4.6%. The fuselage generates vertical down-load， which is about 7% of the rotor pull force， with the influence of rotor downwash flow. Excluding vertical down-load on the fuselage， the maximum FM of the rotor is reduced by about 6% compared to isolated rotors. Under the aerodynamic interaction of rotor， the fuselage generates an upward force moment， which is proportional to the rotor tension coefficient. The surface pressure of the fuselage exhibits an unsteady variation of 4 times the rotational frequency.

Key words: coaxial rigid rotor, aerodynamic interaction, fuselage, wind tunnel test, hover

中图分类号:

V211.52

孙朋朋, 刘平安, 樊枫, 曾伟. 悬停状态共轴刚性旋翼机身气动干扰特性[J]. 航空学报, 2024, 45(9): 529284-529284.

Pengpeng SUN, Ping’an LIU, Feng FAN, Wei ZENG. Aerodynamic interaction characteristics of coaxial rigid rotor⁃fuselage in hover condition[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(9): 529284-529284.

图/表 19

表 1

图 1

图 2

表 2

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图 17

参考文献 21

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

名称	要求
机身尺寸/m	长4.16 宽0.71 高0.79
桨毂形式	刚性无铰式
模型旋翼直径	4 m
桨叶片数	上、下旋翼各4片
旋翼旋转方向	上旋翼逆时针、下旋翼顺时针（俯视）
额定转速	907 r/min
上、下旋翼间距	0.14R

状态	总距
上、下旋翼同总距试验	0°，3°，5°，6°，7°，8°，9°，10°，11°，12°
下旋翼扭矩配平试验	上旋翼总距为7°，8°，9°，10°；下旋翼总距根据上旋翼扭矩配平确定

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