对转螺旋桨级间气动干涉研究

发布时间：2020-08-10 19:17

【摘要】：本文以APC螺旋桨模型为基础,构建了多叶对转螺旋桨模型,并对这些对转桨模型进行了数值分析,最后对该APC二叶对转桨桨和GWS三叶对转桨进行了风洞实验。为对转桨的前后和级间流场的分析研究提供了一定的技术参考。首先,对定距八叶APC对转桨进行了数值模拟。研究了不同进距比、来流速度和相同转速下的气动性能,并与单排的八叶螺旋桨的计算结果进行了对比。结果表明在研究范围内进距比一定时,对转桨力学性能随着来流速度和转速的提高而提升,效率先增后减,其变化趋势与孤立螺旋桨一致。同比情况下,力学性能更好,效率更高。其次,对不同桨叶数、不同级间间距和不同前后排桨叶直径比的对转桨进行数值模拟。对比了不同情况下的性能和流场变化,分析了在不同进距比、来流速度和相同转速下的气动性能和级间流场的变化。然后,在已有螺旋桨实验台的基础上,补充了对转桨实验台与TFI流场探针测量系统,利用测量系统验证了风洞的流场均匀性,为后来的风洞实验提供了可靠性。最后,对APC二叶对转桨与GWS三叶对转桨进行了风洞实验,测量了对转桨前后中轴面上端的流场,分析了气流速度的三个分量以及静态压力的变化趋势。结果显示对转桨相对于单桨有更好的气流加速效果,在有来流的情况下,对转桨的流场更为均匀,对转桨叶数目越多,对气流的加速效果更好,流场相对更为均匀。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U664.33
【图文】：

对转螺旋桨

一架载人动力飞机，这架叫做“飞行者-1号”的飞机为人类打开了新世界的大门。从此以后，螺旋桨飞机在人类历史上成为了必不可少的一部分。图1.1 对转螺旋桨的运用螺旋桨飞机的发展跟人们的需求是密不可分的。对于我们生活中可以接触到的民用飞机来说，人们更关注飞机发动机的经济性(即耗油率)，当然噪声也是一个不容忽视的问题。有研究表明，尽量减小叶尖线速度可以减小噪声，适当加大涵道比可以提高推进效率。但上述的改变会使得发动机局部部件出现效率降低，级数增加的问题，为了达到相应的目的而又要使发动机各部件相匹配，人们想出了一种可行的办法——对转桨扇，用对转涡轮或者齿轮驱动，即改变了其结构和传动模式。与此同时，在军用发动机领域，对转的概念也得到了发展和应用。例如对转级，大小叶片[1]

实验样机,样机,螺旋桨,对转螺旋桨

发展对转风扇；斯奈克玛(SNECMA)公司在VITAL(environmentally friendly aero engine)计划中发展和实验了对转风扇。图1.2 斯奈克玛设计的CRTF1的3D样机与实验样机螺旋桨给飞机带来的影响因素有：螺旋桨的陀螺进动效应，给发动机轴的反作用扭矩，非对称拉力和螺旋桨滑流。与单排的螺旋桨相比，对转螺旋桨有两个转子，转向相反，对发动机产生的反作用扭矩会相互抵消一部分，减小反作用扭矩的大小，产生的推力也会变大，推进效率提高。气流经过螺旋桨做功，速度增加并拥有了周向速度，流线具有明显的螺距结构。对转螺旋桨的两个转子之间的流场比较复杂，前排转子与后排转子互相影响，他们物理参数的变化影响着进排气系统的气动性能。经过长时间的研究探索和经验积累，人们在对流体的研究一般会用到三种方法：理论分析，数值模拟仿真以及实验探究。理论分析更为抽象，但也是最基础最原始的分析模式。在理论分析的方法中

风力机,实验模型,水平轴风力机

的F7/A7对转开式转子在攻角下进行了数值模拟，得出了流动攻角在放射性噪音中起到了主要作用的结论，所获得的总体参数与实验结果一致。图1.3 对转风力机实验模型M. Curtis Rector[19]等人对小型的对转水平轴风力机的气动设计进行了研究，利用风洞测试并检验了小型水平轴风力机的可行性与气动性能，如图1.3。初始实验结果表明对转装置产生的

【参考文献】