ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA >
Vehicle-mounted test of propulsion/aerodynamic coupling in a distributed-electric-propulsion tandem-wing layout
Received date: 2025-09-22
Revised date: 2025-11-24
Accepted date: 2026-01-04
Online published: 2026-01-15
Supported by
National Natural Science Foundation of China(12502386)
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.
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 AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2026 , 47(14) : 132807 -132807 . DOI: 10.7527/S1000-6893.2026.32807
| [1] | 黄俊. 分布式电推进飞机设计技术综述［J］. 航空学报， 2021， 42（3）： 624037. |
| HUANG J. Survey on design technology of distributed electric propulsion aircraft［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2021， 42（3）： 624037 （in Chinese）. | |
| [2] | 朱炳杰， 杨希祥， 宗建安， 等. 分布式混合电推进飞行器技术［J］. 航空学报， 2022， 43（7）： 025556. |
| ZHU B J， YANG X X， ZONG J A， et al. Review of distributed hybrid electric propulsion aircraft technology［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2022， 43（7）： 025556 （in Chinese）. | |
| [3] | 罗彧. 2024年航空电推进系统进展［J］. 航空动力， 2025（1）： 39-43. |
| LUO Y. Progress of aviation electric propulsion system in 2024［J］. Aerospace Power， 2025（1）： 39-43 （in Chinese）. | |
| [4] | KIM H D， PERRY A T， ANSELL P J. A review of distributed electric propulsion concepts for air vehicle technology［C］∥ 2018 AIAA/IEEE Electric Aircraft Technologies Symposium （EATS）. Piscataway： IEEE Press， 2018： 1-21. |
| [5] | HOOVER C B， SHEN J W， KRESHOCK A R. Propeller whirl flutter stability and its influence on X-57 aircraft design［J］. Journal of Aircraft， 2018， 55（5）： 2169-2175. |
| [6] | 庞圣钊， 刘恒， 王浩宇， 等. 基于强化学习的分布式电推进飞机动力偏航控制［J］. 推进技术， 2026， 47（2）： 232-239. |
| PANG S Z， LIU H， WANG H Y， et al. Power yaw control for distributed electric propulsion aircraft based on reinforcement learning［J］. Journal of Propulsion Techno-logy， 2026， 47（2）： 232-239 （in Chinese）. | |
| [7] | DEERE K A， VIKEN J K， VIKEN S， et al. Computational analysis of a wing designed for the X-57 distributed electric propulsion aircraft［C］∥ 35th AIAA Applied Aerodynamics Conference. Reston： AIAA， 2017. |
| [8] | 贺之豪， 寇鹏， 梁博华， 等. 考虑滑流效应的分布式电推进飞机动力偏航预测控制［J］. 航空学报， 2025， 46（）： 732305. |
| HE Z H， KOU P， LIANG B H， et al. Powered yaw predictive control of distributed electric propulsion aircraft considering slipstream effects［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2025， 46（Sup 1）： 732305 （in Chinese）. | |
| [9] | 郝智渊， 段辰龙， 宋万强， 等. 分布式电推进飞机动力学特性分析与评估［J］. 飞行力学， 2023， 41（6）： 16-20. |
| HAO Z Y， DUAN C L， SONG W Q， et al. Analysis and evaluation for dynamics characteristics of distributed electric propulsion aircraft［J］. Flight Dynamics， 2023， 41（6）： 16-20 （in Chinese）. | |
| [10] | REEL J L， BALTADJIEV N D. Using computational fluid dynamics to generate complex aerodynamic database for VTOL aircraft［C］∥ 2018 Applied Aerodynamics Conference. Reston： AIAA， 2018. |
| [11] | 王科雷， 周洲， 李明浩. 动力翼单元松耦合设计方法研究及试验验证［J］. 航空学报， 2025， 46（9）： 131150. |
| WANG K L， ZHOU Z， LI M H. Research and experimental validation of loose coupling design method for propulsion wing unit［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2025， 46（9）： 131150 （in Chinese）. | |
| [12] | DE WAGTER C， REMES B， SMEUR E， et al. The NederDrone： A hybrid lift， hybrid energy hydrogen UAV［J］. International Journal of Hydrogen Energy， 2021， 46（29）： 16003-16018. |
| [13] | SIMMONS B M. System identification approach for eVTOL aircraft demonstrated using simulated flight data［J］. Journal of Aircraft， 2023， 60（4）： 1078-1093. |
| [14] | SIMMONS B M， MURPHY P C. Aero-propulsive modeling for tilt-wing， distributed propulsion aircraft using wind tunnel data［J］. Journal of Aircraft， 2022， 59（5）： 1162-1178. |
| [15] | ZHAO C C， WANG D， YU T， et al. Direct numerical simulation of tandem-wing aerodynamic interactions at low Reynolds number［J］. AIAA Journal， 2024， 62（12）： 4732-4750. |
| [16] | 杨芃芊， 陈禹彤， 刘俊辉， 等. 串列翼货运无人机大攻角气动与操稳特性［J］. 航空学报， 2025， 46（9）： 131056. |
| YANG P Q， CHEN Y T， LIU J H， et al. Aerodynamic and operational characteristics analysis for tandem wing cargo UAV at high angle of attack［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2025， 46（9）： 131056 （in Chinese）. | |
| [17] | JONES R， CLEAVER D J， GURSUL I. Aerodynamics of biplane and tandem wings at low Reynolds numbers［J］. Experiments in Fluids， 2015， 56（6）： 124. |
| [18] | 张子军， 赵彤， 孙烨， 等. 飞机大迎角飞行问题研究综述［J］. 航空工程进展， 2022， 13（3）： 74-85. |
| ZHANG Z J， ZHAO T， SUN Y， et al. Review of the study on high-angle-of-attack flight problems of aircraft［J］. Advances in Aeronautical Science and Engineering， 2022， 13（3）： 74-85 （in Chinese）. | |
| [19] | 王科雷， 周洲， 郭佳豪， 等. 分布式动力翼前飞状态动力/气动耦合特性［J］. 航空学报， 2024， 45（2）： 128643. |
| WANG K L， ZHOU Z， GUO J H， et al. Propulsive/aerodynamic coupled characteristics of distributed-propulsion-wing during forward flight［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2024， 45（2）： 128643 （in Chinese）. | |
| [20] | 张卫国， 唐敏， 武杰， 等. 倾转旋翼机风洞试验综述［J］. 航空学报， 2024， 45（9）： 530114. |
| ZHANG W G， TANG M， WU J， et al. Overview of wind tunnel test research on tiltrotor aircraft［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2024， 45（9）： 530114 （in Chinese）. | |
| [21] | PAPATHAKIS K V， KLOESEL K J， LIN Y， et al. NASA turbo-electric distributed propulsion bench［C］∥52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. Reston： AIAA， 2016. |
| [22] | 张星雨， 高正红， 雷涛， 等. 分布式电推进飞机气动-推进耦合特性地面试验［J］. 航空学报， 2022， 43（8）： 125389. |
| ZHANG X Y， GAO Z H， LEI T， et al. Ground test on aerodynamic-propulsion coupling characteristics of distributed electric propulsion aircraft［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2022， 43（8）： 125389 （in Chinese）. | |
| [23] | 李洁松， 刘韬， 伍星. 基于皮尔逊相关系数统计特征滚动轴承RUL预测［J］. 航空动力学报， 2025， 40（7）： 92-101. |
| LI J S， LIU T， WU X. Rolling bearing RUL prediction based on Pearson correlation coefficient statistical features［J］. Journal of Aerospace Power， 2025， 40（7）： 92-101 （in Chinese）. | |
| [24] | 胡辉雯， 沈聪， 柳林涛， 等. 皮尔逊相关系数时延估计在声学定向上的应用［J］. 测绘学报， 2025， 54（7）： 1206-1214. |
| HU H W， SHEN C， LIU L T， et al. Pearson correlation coefficient time delay estimation applied in acoustic orientation［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica， 2025， 54（7）： 1206-1214 （in Chinese）. | |
| [25] | 赵清风， 周洲， 李明浩， 等. 分布式动力翼-诱导翼面推进-气动耦合模型［J］. 航空学报， 2024， 45（10）： 129252. |
| ZHAO Q F， ZHOU Z， LI M H， et al. Propulsion/aerodynamic coupling modeling for distributed-propulsion-wing with induced wing configuration［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2024， 45（10）： 129252 （in Chinese）. | |
| [26] | 孙蓬勃， 周洲， 李旭， 等. 目标气动特性下动力翼参数影响分析与优化［J］. 航空学报， 2024， 45（6）： 629368. |
| SUN P B， ZHOU Z， LI X， et al. Influence analysis and optimization of distribution-propulsion-wing parameters with target aerodynamic characteristics［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2024， 45（6）： 629368 （in Chinese）. |
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