● 摘要
直升机旋翼流场的气动特性研究，是直升机气动计算和合理设计的关键，共轴式直升机由于上、下旋翼之间的气动干扰，尾迹流场比单旋翼的更加复杂，国内外对其进行的研究工作还不够深广，这要求有先进的测量技术对其进行详尽的实验研究。近年来，随着计算机技术、光学技术以及图像处理技术的快速发展，粒子图像测速技术（PIV）有了长足的发展，作为一种激光、非接触性、瞬态、全场测量方法，突破了传统接触式空间单点测量方法的局限性，能同时测得涡量场和速度场，已被广泛应用于复杂非定常流场的研究中。 本文采用PIV技术，对共轴式双旋翼在悬停状态和以不同前进比前飞状态下的流场进行了水洞实验。旋翼的旋转和PIV系统是同步的，以获得特定桨叶方位角下的旋翼流场图像。实验得到了悬停及前飞时旋翼流场的涡量和速度分布、桨尖涡的结构和脱落轨迹、旋翼尾迹的几何边界及其倾斜角等流场特性参数分布；测量了不同轴向平面内的诱导速度沿径向的分布规律；通过观测桨尖涡的产生和发展传送，发现了桨尖涡卷绕和尾迹畸变等重要特征，以及桨尖涡在运动过程中的耗散和不稳定等非定常特性。研究了共轴式双旋翼悬停及前飞流场的气动特性和气动干扰。为了比较分析，对单旋翼也进行了同样的测量。实验得到了很多有价值的新结论，对进一步探讨共轴式双旋翼尾迹流场的运动规律具有十分重要的意义，并为共轴式直升机的理论研究提供了可参考的实验依据。