● 摘要
旋/定翼作为一种全新的机翼设计,同时拥有旋翼和固定翼两种工作态,可将直升机的垂直起降性能与固定翼飞机的高速巡航能力进行结合。近年来,国内外学者基于此机翼设计提出多种飞行器设计方案并进行相关研究——在过渡态时,其气动载荷非定常性较强、气动干扰较大,因而对旋/定翼过渡态的气动特性和干扰特性进行研究是十分有必要的。
本文首先对国内外关于旋/定翼设计的各方面研究发展及现状进行阐述分析,认识到旋/定翼的过渡态气动特性及干扰特性还有待进一步研究。因此,针对旋/定翼这两方面的气动特性展开以下研究。
(1)建立适用于旋翼复杂流场求解的分块网格建模方法,借助Fluent进行旋翼流场及干扰流场的数值模拟。并通过与单旋翼及共轴双旋翼实验数据对比验证,表明该数值模拟方法对旋翼及干扰流场模拟的有效性。
(2)基于某旋/定翼设计,通过对单旋/定翼和双旋/定翼过渡态过程中部分准静态状态点的数值模拟,研究了过渡态实现方式对旋/定翼受力情况的影响。通过研究表明采用两组翼交替过渡的方式可实现旋/定翼平稳过渡。
(3)研究双旋/定翼耦合模型在悬停态、旋翼前飞态及过渡态三种工作态的干扰特性,并从流场结构上解释了干扰产生的机理。在此基础上,针对布局参数变化对干扰特性特性的影响进行研究分析。
(4)通过对两种离地高度情况时的近地悬停态数值模拟,探究了地面效应对单旋/定翼和双旋/定翼两种研究模型悬停态的影响。