小型动力直驱单旋翼风洞试验技术

倾转旋翼机是一种集固定翼飞机和直升机优点于一身的新型飞行器。通过倾转轴带动机翼和螺旋桨的倾转,倾转旋翼机可以实现垂直起降和水平飞行两种模式的切换,因此与传统飞机相比,倾转旋翼机具有机动性强、载重量大、可垂直起降等优点。近年来对倾转旋翼机的研究已经成为航空领域的新热点。

L-12风洞螺旋桨带动力试验系统

为提升FL-12风洞螺旋桨带动力试验能力,研制一套螺旋桨带动力试验系统。该系统主要用于模拟螺旋桨滑流特性及非对称动力状态下飞机的气动特性。介绍试验装置系统组成和设计,并分析地面调试结果。结果表明:该系统在转速控制精度和系统自动化程度等方面有很大提高,部分技术指标达到国际先进水平。

CG-02风洞螺旋桨动力性能测试数据采集系统

针对某便携式巡飞弹的螺旋桨动力性能测试的风洞试验数据采集需求,基于CG-02风洞进行了数据采集系统的设计。数据采集系统采用分布式结构,硬件基于PXI总线和工业以太网搭建。软件采用模块化设计思想,基于LabVIEW图形化编程语言对不同功能模块进行开发,实现了气动力信号和转速信号的同步采集。对试验中的信号抗干扰技术和转速测量技术进行了研究,提出了软、硬件滤波相结合的信号抗干扰方法和基于K-means聚类的螺旋桨转速测量方法。使用本数据采集系统开展测试试验,结果表明系统满足试验要求。

单机螺旋桨带动力试验系统研制

为提高风洞单发螺旋桨带动力试验效率,设计搭建单机螺旋桨带动力试验系统。详细阐述系统组成,从主控平台选择、信号接口电路设计、驱动器控制电路和反馈电路4方面介绍系统设计,风洞螺旋桨带动力试验时采用零拉力控制,并进行试验验证。结果表明:该系统控制精度高,电磁兼容性好,自动化程度高,可大幅提升试验效率,试验准备时间由48 h缩短至12 h,并已在多期课题型号试验中得到成功应用。

导管螺旋桨气动性能的风洞试验研究

对自行研制的一船用空气推进导管螺旋桨系统的导管和桨后整流支架的空气动力学性能在试验雷诺数范围进行了风洞模型试验研究。研究结果表明,导管和桨后整流支架明显改善了系统的空气动力学性能,螺旋桨系统的推力系数和效率都有较明显提高,螺旋桨系统的原地静推力和倒车性能也得到很大改善。

FL-17风洞螺旋桨带动力控制系统

为建立FL-17风洞螺旋桨带动力试验能力,特研制一套螺旋桨带动力控制系统,该系统用于螺旋桨带动力风洞试验时电机转速的精确控制。本文介绍了控制系统的组成和设计原理,并给出风洞试验考核结果。结果表明,该系统转速控制精度≤±1 r/min,自动化程度高,具有较高的工程应用价值。

某高空螺旋桨气动特性数值模拟与风洞试验

以某高空螺旋桨为研究对象,利用k-ε湍流模型,采用三维Navier-Stokes方程,并通过数值计算模拟该螺旋桨的复杂绕流,分析其气动特性.按照等雷诺数等前进比准则,进行了该螺旋桨地面缩比风洞试验.经过比较发现,计算结果与试验结果吻合良好.验证了数值模拟计算高空螺旋桨气动特性的正确性,为高空螺旋桨的设计和试验提供参考依据.

孤立两叶螺旋桨风洞试验准定常数值模拟

为研究某型两叶螺旋桨的气动性能,对某型两叶螺旋桨进行了风洞试验及计算流体动力学(CFD)数值模拟。通过求解多重参考坐标系(MRF)模型下的准定常雷诺平均Navier-Stokes方程,计算了直径为960mm的某型两叶木质螺旋桨静态和动态的气动特性。并在西北工业大学NF-3风洞的三元试验段获得了该螺旋桨桨叶的拉力、扭矩、功率等气动性能数据。螺旋桨风洞试验与CFD数值模拟对比验证表明:基于MRF模型的数值模拟结果与风洞试验结果具有一致性,两者的螺旋桨拉力的偏差控制在5%以内,扭矩的偏差控制在10%以内,拉力功率比的偏差控制在6.08%以内,证明了CFD数值模拟对螺旋桨气动性能预测的准确性。本文可为通用电动飞机螺旋桨的设计与模拟验证提供参考。

螺旋桨径向力风洞试验方法研究

螺旋桨飞机的研制设计过程中,必须了解和掌握动力系统对飞机气动特性的影响。螺旋桨动力系统对飞机的影响主要包括螺旋桨拉力和扭矩、气流斜吹螺旋桨产生的径向力以及滑流影响。螺旋桨径向力的风洞试验在国内尚属探索研究阶段,本文结合型号研制实际应用,对气流斜吹螺旋桨产生的径向力的机理和试验方法进行了研究探索,提出了一种以螺旋桨直接模拟法为基础的螺旋桨径向力风洞试验方法,并通过理论和试验方法完成了试验结果的相关性修正、全机对螺旋桨径向力的上洗等干扰修正,获得了可以满足工程研制使用的螺旋桨径向力数据,可为同类的螺旋桨飞机总体气动布局设计提供参考。

小型巡飞弹螺旋桨气动优化设计

小型巡飞弹螺旋桨桨叶尺寸较小,桨毂占比较大,螺旋桨性能易受桨毂影响。小型巡飞弹实际飞行螺旋桨转速偏高,航时不够,且螺旋桨风洞试验测试结果、设计计算结果以及实际飞行数据差异较大。针对计算结果不吻合的问题,开展了试验构型的数值模拟,结果表明桨毂产生较大的负拉力和扭矩,是造成螺旋桨效率下降、转速上升的主要原因。根据计算结果,本文给出了巡航工况下桨毂拉力及扭矩的修正公式及螺旋桨优化设计思路。针对试验数据不吻合的问题,设计了巡飞弹推进系统风洞试验,成功解决了来流干扰,获得了准确的测试结果。为了提升螺旋桨效率,根据螺旋桨涡流理论推导了螺旋桨计算模型,以巡航工况效率为优化目标,爬升工况推力及反扭矩为约束条件,利用遗传算法工具箱开展了螺旋桨气动外形优化设计,并通过推进系统风洞试验进行了验证。试验结果表明优化设计有效,巡飞工况下螺旋桨效率提升了17.2%。

风洞螺旋桨试验电机现状及发展方向

针对低速所风洞螺旋桨试验电机现状以及存在的不足,探讨今后风洞螺旋桨试验电机研制的方向。基于国内外伺服电机的发展情况,以低速所FL-12风洞、FL-13风洞为研究对象,通过对电机进行整体参数优化设计,磁场分析、电磁负荷计算等详细分析,得出在电机直径、功率和转速一定的情况下,铁心越长、电机的电磁负荷就越低的结论。分析结果保证了电机的设计指标可以达到预期,并可适当控制电机研制成本。

螺旋桨发动机飞机动力模拟试验的一种新方法

笔者从螺旋桨动力模拟试验中力矩和动力的双配平概念出发,介绍了一个新的模拟思路,改进了原来的试验方法。这个方法用一条目标曲线,几个螺旋桨桨叶角,模拟了飞机的10个飞行状态。方法简单,概念清楚。试验证明结果合理。

单发螺旋桨飞机滑流影响试验

螺旋桨滑流会使飞机翼面的有效迎角和气流速度发生变化,影响全机气动特性。单发螺旋桨飞机螺旋桨与机翼的相对位置关系相比机翼螺旋桨飞机灵活多变,为了研究不同气动布局单发螺旋桨飞机滑流对机翼的影响,本文针对上单翼和下单翼轻型单发螺旋桨飞机构型的滑流影响进行了测力风洞试验研究。试验发现:受滑流影响,对试验模型的机头进气口进行简单的封堵会产生较大的附加阻力,该附加阻力随螺旋桨拉力系数增大而增大,其量值基本不受襟翼偏度影响;螺旋桨滑流使得单发螺旋桨飞机升力曲线斜率增加,最大升力系数提高,阻力增大,全机升阻比降低,抬头力矩增加,全机纵向稳定性略微降低。机头螺旋桨与机翼的相对位置关系对全机失速迎角有着较大的影响,滑流影响使得上单翼单发螺旋桨飞机失速迎角推迟,使得下单翼单发螺旋桨飞机失速迎角提前。进一步的流场显示试验及理论分析表明,滑流移动到下单翼单发螺旋桨飞机机翼上方引起强烈的上洗流动,增大了机翼当地迎角,从而导致机翼上表面出现大面积流动分离区,飞机失速迎角提前。

某型电动飞机螺旋桨的设计与试验

某型电动飞机采用稀土永磁电动机作为动力装置,采用螺旋桨产生拉力。为了提高电动飞机的航时,螺旋桨的设计目标应为:具有较高的效率,足够的拉力,并且保证螺旋桨需用功率与电动机功率相匹配。设计了某型电动飞机的固定桨距螺旋桨,建立了螺旋桨的三维CATIA模型,制造了两叶的木质螺旋桨,进行了螺旋桨的地面试验和风洞试验。试验结果表明:该型螺旋桨在起飞状态(螺旋桨转速2 164 r/min),静态拉力达到98.2 kg,电动机轴功率为35.09 k W,电池输出功率37.08 k W;巡航状态,螺旋桨效率达86.76%,设计的螺旋桨达到了预期的设计目标。

螺旋桨飞机滑流对全机气动特性影响的试验研究

为准确分析螺旋桨飞机有动力状态下的飞行性能和操纵品质,需要得到螺旋桨动力系统,特别是滑流对全机气动特性的影响量。采用一种"小天平+主天平"的多天平测量技术,可以分别测量得到螺旋桨的直接力和全机的气动力数据,进而得到比较准确的纯滑流对全机气动特性的影响量。通过螺旋桨飞机的带动力测力风洞试验研究表明:滑流会引起全机的升力系数、阻力系数,以及俯仰力矩系数相比无动力状态有所增加,升力系数和阻力系数增量随迎角大致呈二次曲线规律递增,俯仰力矩系数增量变化趋势与飞机所在迎角关系较大。滑流对横航向气动特性影响是降低了全机横向力导数以及横、航向静稳定性,并可能引起零侧滑下的全机的不对称横、航向力矩产生。

共轴刚性旋翼高速直升机风洞试验研究综述

共轴刚性旋翼高速直升机是下一代直升机发展的重点构型之一,风洞试验是突破其中关键空气动力学技术、推动该构型直升机从原理验证走向型号研制所依赖的重要手段。文中对国内外共轴刚性旋翼试验设施及相关风洞试验进行了介绍,综述了共轴刚性旋翼升力偏置、流场显示与测量、桨毂减阻、推进螺旋桨和机身气动特性等技术领域的试验研究概况及主要成果。结合国内外研究现状,对中国共轴刚性旋翼高速直升机在风洞试验设备建设、研究能力拓展以及试验结果应用等方向的发展提出了思考。

螺旋桨滑流对飞机绕流影响的试验研究

在国产双涡桨支线飞机发展过程中，曾专门研究过螺旋桨滑流对飞机表面压力分布的影响。本文以此为基础，从滑流对飞机绕流影响出发，研究了螺旋桨滑流引起飞机气动特性的变化，重点讨论了气动特性变化的机理。

某型三叶螺旋桨的气动特性数值模拟及试验

以某型三叶螺旋桨为研究对象,基于RANS(Reynolds-averaged Naiver-Stokes)方程和SST(Shear Stress Transport)湍流模型的多重参考坐标系MRF(Multiple Reference Frames)方法对该三叶螺旋桨进行准定常数值模拟和性能计算。通过与试验结果对比,对三叶螺旋桨不同转速下的静态拉力、扭矩和效率进行了验证分析,得到拉力偏差值在2%左右,扭矩偏差值在10%左右。经过比较发现,计算结果与试验结果吻合良好,可为通航飞机螺旋桨的模拟和设计提供参考。

螺旋桨滑流与平尾深失速效应耦合影响试验研究

本文采用螺旋桨飞机动力模拟风洞试验技术,研究常规布局涡桨飞机的螺旋桨滑流在大迎角条件下对飞机纵向气动特性的影响规律。中航气动院FL-9风洞中通过伺服电机驱动螺旋桨转动进行螺旋桨动力模拟风洞试验,试验迎角范围0°~50°,试验风速范围为30~50m/s。为了获得大迎角试验数据,常规迎角试验采用常规单支杆进行试验,大迎角试验采用带预弯的支杆进行试验。利用螺旋桨滑流风洞试验研究在大迎角时平尾深失速效应与滑流的耦合影响规律。研究结果表明,螺旋桨滑流会使得试验模型升力和阻力增加,纵向静稳定性降低,并且在大迎角条件下依然满足这些规律。此外,在较大迎角时平尾进入滑流与机翼洗流的耦合影响区域后,滑流会使得平尾失速效应加剧并且平尾更难从失速状态中改出,即受平尾深失速影响的迎角范围会更大且平尾深失速效应加剧。

螺旋桨对飞机气动特性影响的试验研究

本文描述Y7系列支线飞机在不同风洞中进行动力模拟试验时所遇到的一些问题。例如,螺旋桨动力影响典型结果的分析,不同试验方法结果的对比,标定螺旋桨拉力系数不同方法对试验结果的影响等。