共轴刚性旋翼直升机着舰飞行特性

建立一套能够耦合非定常舰船流场的共轴刚性旋翼直升机飞行动力学模型,以研究该旋翼飞行器在着舰过程中的飞行特性。在舰艉流场模拟方面,采用分离涡方法以获得高精度非定常流场数据;在飞行力学建模方面,引入上下旋翼干扰因子建立共轴刚性旋翼诱导速度模型,并采用等效挥舞运动概念建立其挥舞运动方程;基于“单向耦合”思想构建了计算流体动力学（CFD）向飞行力学模型的数据传递策略,并分别以XH-59A直升机和UH-60A/SFS2组合为算例验证了飞行动力学模型和数据传递策略的正确性。以SFS2舰船模型和XH-59A共轴刚性旋翼直升机组合为研究对象,从直升机操纵余量和非定常载荷水平两方面分析了着舰过程中舰艉流场对共轴刚性旋翼直升机的扰动特征。时均研究结果显示：由于共轴上下旋翼受时均流场的扰动存在差异,飞行员在增大总距以维持高度稳定的同时,还需要减小差动总距以保持机头朝向的稳定。非定常水平研究结果表明：对于共轴构型直升机,舰船流场对拉力及俯仰力矩的非定常扰动,是引起飞行员工作载荷增大的主要因素。     

Euler方程数值模拟绕悬停旋翼桨叶的流动

本研究应用格心格式有限体积龙格－库塔时间推进法求解三维欧拉方程,模拟绕旋翼桨叶的流动,民流的作用通过自由尾流分析来求解局部的诱导下洗速度以修正翼型攻角,选择Ｏ－Ｈ型式生成绕桨叶贴体的弦向和展向网格,通过算为进一步寻求有效的Ｅｕｌｅｒ或ＮＳ方程数值解积累了经验。     

共轴刚性双旋翼非定常气动干扰载荷分析

共轴刚性双旋翼系统提高直升机最大前飞速度,但旋翼振动载荷明显增大。为研究高速共轴刚性双旋翼系统振动载荷特性,须首先分析共轴刚性双旋翼气动干扰下的非定常气动载荷。基于非定常面元法建立满足桨叶前缘和后缘边界条件的旋翼反流区气动模型以体现高速共轴刚性双旋翼后行边反流区影响,且增加共轴刚性双旋翼桨尖涡-桨叶气动干扰模型以体现共轴刚性双旋翼非定常气动干扰影响,并结合基于黏性涡粒子法的共轴刚性双旋翼尾迹模型,构建高速共轴刚性双旋翼气动干扰下的气动载荷分析方法。通过计算前飞状态下的X2共轴刚性双旋翼特征剖面非定常气动载荷时间历程,并与PRASADUM以及基于NASA OVERFLOW和CREATE AV Helios的CFD/CSD计算结果对比,验证本文共轴刚性双旋翼非定常气动载荷分析方法的有效性。相比于PRASADUM,本文分析更好地体现上、下旋翼在前行边和后行边非定常气动载荷的变化特性,并与CFD/CSD计算结果更吻合。分析X2上、下旋翼气动干扰对共轴刚性双旋翼桨叶非定常气动载荷的影响,以及单旋翼与共轴刚性双旋翼非定常气动载荷差异。分析表明,低速状态下的共轴刚性双旋翼非定常气动载荷受双旋翼桨尖涡干扰显著,而高速前飞状态受双旋翼桨叶干扰明显,且表现出桨叶片数整数倍的辐射状干扰特征。     

Euler方程数值模拟绕悬停旋翼桨叶的流动1)

本研究应用格心格式有限体积龙格-库塔时间推进法求解三维欧拉方程,模拟绕旋翼桨叶的流动.旋翼尾流的作用通过自由尾流分析来求解局部的诱导下洗速度以修正翼型攻角.选择O-H型式生成绕桨叶贴体的弦向和展向网格.通过算例计算为进一步寻求有效的Euler或NS方程数值解积累了经验.     

小型旋翼倾转过渡状态多维气动特征试验研究

倾转过渡状态是小型倾转旋翼飞行器飞行模式转换的关键飞行阶段,为获取旋翼在倾转过渡时不同倾转姿态下的气动特征,以小型定距旋翼为研究对象,进行了0°～90°范围内各倾转角状态的定常气动试验研究。首先搭建了风扇阵列开口风墙系统,通过五孔探针和热线测量了出口气流品质,并验证了试验方法的可行性。通过高分辨率六分量力/力矩传感器测量旋翼多维气动数据,获取了旋翼在不同来流速度、转速和倾转角组合状态下的气动特征。结果表明：在0°～90°倾转角范围内,倾转角对轴向气动特征的影响与来流速度相关,当来流速度大于5 m/s时,同转速的旋翼轴向拉力随倾转角的增大而降低,轴向扭矩受来流速度的影响,低于轴向拉力。当来流速度高于7 m/s且转速低于2 500 r/min时,易出现局部负拉力现象。旋转平面内水平侧向力与俯仰力矩均随倾转角增大而降低,且倾转前段0°～45°倾转角内两者数值显著高于后半段。地面坐标系下,旋翼垂直升力系数在15°倾转角后均迅速降低,以5 000 r/min转速倾转时水平速度对垂直升力系数的影响小于20%;旋翼水平拉力系数在0°～30°倾转区间差别较小,60°后水平拉力增长趋于平缓,其值受转速和来流速度影响较大。     

测量超光滑表面粗糙度参数的反散射计算研究

介绍一种高分辨力、无接触式测量超光滑表面粗糙度参数的反散射计算测量技术。实现该技术的测量装置的角分辨力为0.1°。它可以测量导体或非导体表面纳米级精确度的粗糙度。