高速直升机共轴双桨毂阻力特性研究

发布时间：2017-09-12 22:48

  本文关键词：高速直升机共轴双桨毂阻力特性研究

  更多相关文章： 共轴刚性旋翼直升机 桨毂阻力特性 桨毂孤立部件 桨毂组合模型 共轴双桨毂模型试验装置

【摘要】：共轴刚性旋翼直升机在突破常规构型直升机前飞速度极限的同时,会产生巨大的桨毂阻力。本文采用数值模拟和试验研究相结合的方法,对其共轴双桨毂阻力特性和流动机理进行了研究。主要工作如下:首先,概述了国内外在共轴刚性旋翼直升机桨毂阻力特性方面的研究状况,指出了其中的难点和问题,阐明了针对此问题本文需要开展的工作。基于已有的CFD计算方法,在第二章中建立了一套适用于大分离流场模拟计算的计算模型,并对其进行了单独直升机机身算例验证,证明了其有效性。并在此基础上对典型共轴双旋翼直升机模型进行了计算,简要分析了其桨毂阻力巨大的原因,并探索了相应的减阻措施。采用第二章的计算方法,第三章着重对桨毂孤立部件进行了CFD计算,分析了不同桨毂整流罩外形、不同中间轴整流罩外形和不同塔座外形的阻力大小以及流场特性。基于第三章的研究结论,第四章组合了六种桨毂组合模型,分别对其开展了数值计算,并分析了不同长轴长度桨毂整流罩模型、不同弦长中间轴整流罩模型以及不同弦长塔座模型对高速共轴双旋翼直升机桨毂组合模型阻力特性的影响规律,为试验研究提供了参考。结果表明,单纯改变桨毂整流罩外形,不能有效减小桨毂阻力,须减小或消除中间轴后方的气流分离。在第五章中,自行设计了一个共轴双桨毂模型试验装置,并基于此试验装置,采用天平测力和油流显示的方式对不同的共轴双桨毂组合模型进行了风洞试验,验证并补充了计算结果。试验结果表明,共轴双桨毂试验模型的阻力受对称光滑桨毂旋转运动的影响基本可忽略;各整流部件间缝隙对模型所受阻力影响较大,大缝隙会使试验模型阻力增大;各整流部件分离尾流存在较大的气动干扰,使模型所受阻力明显增加,长中间轴整流罩和长塔座能有效减小桨毂阻力。
【关键词】：共轴刚性旋翼直升机 桨毂阻力特性 桨毂孤立部件 桨毂组合模型 共轴双桨毂模型试验装置
【学位授予单位】：中国空气动力研究与发展中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V275.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 引言10-22
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 国外研究现状13-21
• 1.2.1 桨毂阻力分布13
• 1.2.2 桨毂阻力特性13-19
• 1.2.3 桨毂阻力预测19-21
• 1.3 国内研究现状21
• 1.4 本文的研究内容21-22
• 第二章 CFD方法和共轴双桨毂流场及阻力特性初步分析22-38
• 2.1 流体控制方程组22-24
• 2.2 流体湍流模型24-26
• 2.3 计算网格划分26-28
• 2.3.1 附面层处理26-27
• 2.3.2 网格生成27-28
• 2.4 差分格式与边界条件28-29
• 2.4.1 差分格式28-29
• 2.4.2 边界条件29
• 2.5 计算方法验证29-31
• 2.6 典型共轴双旋翼直升机桨毂流场及阻力特性计算分析31-36
• 2.6.1 桨毂流场特性分析32-33
• 2.6.2 桨毂孤立部件阻力特性分析33
• 2.6.3 桨毂阻力产生机理分析33-36
• 2.7 共轴刚性旋翼直升机桨毂减阻措施分析36
• 2.8 本章小结36-38
• 第三章 桨毂孤立部件阻力特性38-58
• 3.1 孤立整流罩模型38-40
• 3.2 桨毂整流罩阻力特性40-50
• 3.2.1 不同短轴长度椭圆形桨毂整流罩模型阻力特性41-44
• 3.2.2 不同长轴长度椭圆形桨毂整流罩模型阻力特性44-46
• 3.2.3 不同长轴长度飞碟形桨毂整流罩模型阻力特性46-49
• 3.2.4 不同长轴长度上下非对称桨毂整流罩模型阻力特性49-50
• 3.3 中间轴整流罩模型阻力特性50-54
• 3.3.1 翼尖整流罩对中间轴整流罩阻力的影响50-52
• 3.3.2 不同弦长中间轴整流罩模型阻力特性52-54
• 3.4 塔座模型阻力特性54-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 桨毂组合模型阻力特性58-73
• 4.1 组合模型58-59
• 4.2 不同长轴长度桨毂整流罩模型对组合模型阻力的影响59-64
• 4.3 不同弦长中间轴整流罩模型对组合模型阻力的影响64-69
• 4.4 不同弦长塔座模型对组合模型阻力的影响69-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 共轴反转双桨毂模型试验研究73-81
• 5.1 共轴双桨毂模型试验装置73
• 5.2 试验模型73-74
• 5.3 试验风洞和测量系统74-76
• 5.3.1 试验风洞74-75
• 5.3.2 盒式天平测量系统75-76
• 5.4 试验结果分析76-80
• 5.4.1 旋转运动对阻力特性的影响76-77
• 5.4.2 缝隙对阻力特性的影响77-78
• 5.4.3 外形参数对阻力特性的影响78
• 5.4.4 试验结果与计算结果对比78-80
• 5.5 本章小结80-81
• 第六章 研究工作总结及展望81-84
• 6.1 本文的主要工作内容及研究总结81-82
• 6.2 进一步的研究工作及展望82-84
• 参考文献84-86
• 致谢86-87
• 在攻读硕士学位期间的研究成果及发表的学术论文87

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