● 摘要
纵列式直升机是一种特殊构型的旋翼飞行器，采用两幅旋翼前后重叠的布局。纵列式直升机具有载重量大、重量效率高、重心变化范围广的特点，常被选作大型运输直升机。我国目前还没有纵列式直升机，开展纵列式直升机的旋翼气动研究工作具有积极的意义。从俯视图上看，两旋翼的桨盘有一部分是相互重叠的，因此，纵列式双旋翼直升机无论是悬停还是前飞，两个旋翼之间都存在着相互干扰，这给旋翼气动的研究带来了难度。本文基于现有的自由涡理论，采用全展向自由尾迹模型以及数值松弛技术，用Fortran95语言开发了自由尾迹的计算程序，计算对比了纵列式直升机多种结构状态下的气动特性，得出一些重要结论，主要工作包括：在实际计算中，详细对比分析了圆弧曲涡元模型和两点直线涡元模型的原理、特点和几何生成方法。通过计算分析了不同涡元模型的使用效率和适用范围。结合实际应用中所遇到的问题提出了一些建议。整理归纳现有的自由涡方法，总结出一套适用于双旋翼系统的自由尾迹分析方法。包括桨叶模型和尾迹模型的建立、涡线的离散方法、数值松弛技术以及边界条件的确定。使用Fortran95语言进行编程计算，该程序在完成尾迹收敛求出全展向自由尾迹及其上诱导速度分布的条件下，还可以计算出桨叶的环量、升力、升力系数以及诱导下洗流场分布等数据。对单旋翼直升机的悬停和前飞状态进行了计算，并对尾迹结构等旋翼特性进行了分析，观察该自由涡方法的物理正确性以及数值收敛性。主要对纵列式直升机两旋翼间垂直距离变化所引起的气动干扰特性进行研究，对多种结构状态分别进行了计算，得到了稳定收敛的结果，并对相应的结构状态进行了对比分析，得出一些重要结论。