串列翼布局分布式推进/气动耦合特性车载试验

doi:10.7527/S1000-6893.2026.32807

流体力学与飞行力学

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串列翼布局分布式推进/气动耦合特性车载试验

李白杨¹, 祝小平¹, 周洲²^,³, 李明浩²^,³, 王贵晨²^,³, 王睿²^,³()

^1.西北工业大学航天学院，西安 710072
^2.西北工业大学航空学院，西安 710072
^3.飞行器基础布局全国重点实验室，西安 710072

收稿日期:2025-09-22 修回日期:2025-11-24 接受日期:2026-01-04 出版日期:2026-01-16 发布日期:2026-01-15
通讯作者: 王睿 E-mail:wangrui@nwpu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(12502386)

Vehicle-mounted test of propulsion/aerodynamic coupling in a distributed-electric-propulsion tandem-wing layout

Baiyang LI¹, Xiaoping ZHU¹, Zhou ZHOU²^,³, Minghao LI²^,³, Guichen WANG²^,³, Rui WANG²^,³()

^1.School of Astronautics，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China
^2.School of Aeronautics，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China
^3.National Key Laboratory of Aircraft Configuration Design，Xi’an 710072，China

Received:2025-09-22 Revised:2025-11-24 Accepted:2026-01-04 Online:2026-01-16 Published:2026-01-15
Contact: Rui WANG E-mail:wangrui@nwpu.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(12502386)

摘要/Abstract

摘要：

针对分布式动力串列翼飞行器在大迎角下的推进/气动耦合特性，开展系统性的地面车载试验研究。通过自主研发的高精度车载测试平台，对分布式动力翼段及全机串列翼布局模型进行多转速、多迎角状态下的气动性能测试，获取了详实的耦合升力、耦合阻力和俯仰力矩数据。揭示了涵道风扇转速对失速迎角、最大耦合升力及纵向静稳定性的显著影响，并发现串列翼布局中存在明显的前后翼气动干扰现象。进一步提出通过前后涵道风扇转速差动调节静稳定性的方法，有效扩展了飞行器的稳定迎角范围，为分布式动力垂直/短距起降飞行器的气动设计与控制提供了重要的试验依据和数据支持。

关键词: 分布式动力, 串列翼布局, 推进/气动耦合, 车载试验, 动力翼飞行器

Abstract:

A systematic ground-based vehicle-mounted test study is conducted to investigate the propulsion/aerodynamic coupling characteristics of a distributed propulsion tandem-wing configuration aircraft at high angles of attack. Utilizing a self-developed high-precision vehicle-mounted testing platform， aerodynamic performance tests are performed on both a distributed propulsion wing section and a full tandem-wing configuration model under various rotational speeds and angles of attack. This yielded comprehensive data on coupled lift， coupled drag， and pitching moment. The research revealed the significant influence of ducted fan rotational speed on the stall angle of attack， maximum coupled lift， and longitudinal static stability. Notable aerodynamic interference effects between the front and rear wings in the tandem-wing configuration are also identified. Furthermore， a method for adjusting static stability through the differential rotational speeds of the front and rear ducted fans is proposed. This method effectively expanded the stable angle-of-attack envelope of the aircraft， providing crucial experimental evidence and data support for the aerodynamic design and control of distributed propulsion vertical/short take-off and landing aircraft.

Key words: distributed propulsion, tandem-wing configuration, propulsion/aerodynamic coupling, vehicle-mounted test, propulsive wing aircraft

中图分类号:

V216.7

李白杨, 祝小平, 周洲, 李明浩, 王贵晨, 王睿. 串列翼布局分布式推进/气动耦合特性车载试验[J]. 航空学报, 2026, 47(14): 132807.

Baiyang LI, Xiaoping ZHU, Zhou ZHOU, Minghao LI, Guichen WANG, Rui WANG. Vehicle-mounted test of propulsion/aerodynamic coupling in a distributed-electric-propulsion tandem-wing layout[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2026, 47(14): 132807.

图/表 32

图 1

表 1

图 2

图 3

表 2

图 4

图 5

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表 3

图 7

表4

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图 9

表 6

图 10

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表 7

图 21

图 22

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参考文献 26

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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

参数	数值
机翼面积S/m²	0.72
弦长c/m	0.45
翼展B/m	1.60
展弦比A_R	3.55
增升襟翼弦长c_flap/m	0.20
涵道风扇数目N_df	6
涵道风扇直径D_df/m	0.25
涵道风扇长度l_d/m	0.25

参数	数值
机身长度/mm	2 500
前后翼高度差/mm	1 000
前后翼间距/mm	1 600
前翼安装角/（°）	0
后翼安装角/（°）	0
设计质量/kg	120

技术指标	数值
最大负载/kg	≥200
角度精度/（°）	0.2
最大角加速度/（（°）·s^-2）	≥5
俯仰运动范围/（°）	-50~50
滚转运动范围/（°）	-20~20
偏航运动范围/（°）	-20~20

技术指标	数值
采样频率/Hz	30
测量精度/kPa	0.1
大气压力测量范围/kPa	0~110
大气温度测量范围/°C	±50

技术指标	数值
质量/kg	5
直径/mm	150
高度/mm	61
F_x，F_y 测量范围/N	±1 500
F_z 测量范围/N	±3 750
M_x，M_y，M_z 测量范围/（N∙m）	±240
F_x，F_y，F_z 测量精度/N	0.5
M_x，M_y 测量精度/（N∙m）	0.05
M_z 测量精度/（N∙m）	0.025
传感器频率/Hz	7 000
数据采集频率/Hz	200

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Vehicle-mounted test of propulsion/aerodynamic coupling in a distributed-electric-propulsion tandem-wing layout

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技术指标	数值
三轴陀螺仪角速度量程/（（°）∙s^-1）	±300
三轴加速度计加速度量程	±18g
加速度计精度（1σ）/%	±0.1
交轴误差/（°）	±0.05
姿态精度（1σ）/（°）	±0.1
航向精度（1σ）/（°）	±0.1
速度精度（1σ）/（m∙s^-1）	±0.03
位置精度（1σ）/m	±0.05
更新速率/Hz	400

转速/（r∙min^-1）	巡航构型最大耦合升力/N	短距起降构型最大耦合升力/N	增升量/%
4 100	124.66	158.36	27.03
6 700	254.12	324.79	27.81
8 000	362.18	442.67	22.22
9 300	481.46	554.28	15.12

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