共轴刚性旋翼直升机桨毂阻力特性试验

共轴刚性旋翼直升机在突破常规直升机前飞速度极限的同时会产生巨大的桨毂阻力。为研究共轴刚性旋翼直升机桨毂的阻力特性,采用天平测力的方式在1.4m×1.4m直流风洞中对不同的共轴双桨毂组合模型进行了风洞试验。试验状态变量包括桨毂转速、模型各部件间缝隙和不同整流模型组合。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。

共轴刚性旋翼桨毂流动控制减阻研究

针对共轴刚性旋翼直升机在高速前飞时桨毂阻力在全机阻力中占比较大的问题,通过数值模拟和风洞试验对不带桨叶的桨毂模型的流动特性进行了研究,并对中间轴整流罩外形进行了优化,获得了较优的减阻效果。同时,根据桨毂优化外形方案和流场分析结果,引入吹气式主动流动控制策略,通过风洞试验研究了不同开缝方式、缝隙尺寸、射流角度和射流动量系数等参数对桨毂减阻效果的影响,验证了吹气式主动流动控制技术在共轴双桨毂减阻方面的可行性。研究结果表明:中间轴整流罩可显著减弱中间轴后部气流分离,可实现共轴刚性旋翼桨毂减阻,且HBF2构型的阻力面积较HBS构型减小了30.3%;旋转状态下桨毂模型带桨根时的阻力面积比不带桨根情况下的阻力面积大;吹气式主动流动控制技术能抑制中间轴整流罩后缘的气流分离,实现减阻功能,且斜线式射流方案的减阻效果优于直线式射流方案;采用斜线射流控制方式,且缝隙为1 mm、射流角度为30°、喷口射流动量系数为0.33时,桨毂阻力可在中间轴整流罩优化外形的基础上再减小13%,减阻效果最佳。