倾转旋翼机悬停状态气动干扰分析

针对倾转旋翼机,开展了悬停状态气动干扰风洞试验和数值模拟研究。试验中,测量了悬停状态下的旋翼升力、扭矩以及半模机翼的气动力。同时,采用运动嵌套网格方法,通过求解N-S方程对机翼倾角0°和90°两种状态进行数值模拟,开展了数值模拟与风洞试验的相关性分析研究,验证了该数值模拟方法的有效性。结果表明:不考虑机身气动力时,孤立旋翼、机翼攻角0°和机翼攻角90°三种状态下旋翼气动特性差异不明显;考虑机身气动力时,机翼攻角0°时,机身产生约18.2%向下载荷,单片桨叶和机身出现强烈非定常气动特性,其中桨叶升力系数动态值与平均值比为9.8%,机身升力系数动态值与平均值比为18.38%。

飞机最大瞬时盘旋角速度试飞技术

最大瞬时盘旋角速度是衡量战斗机空战优势的一项重要考核指标,反映了在近距空战中驾驶员获得首次指向目标的能力。文章针对飞机最大瞬时盘旋角速度试飞技术,详细分析了国军标要求、基础理论,明确了飞机最大瞬时盘旋角速度试飞方法及试飞风险等内容,能够为飞机最大瞬时盘旋角速度试飞提供技术支持。

无人机系统飞行性能测试及分析系统研究与实现

无人机系统飞行性能是影响产品飞行安全和作业质量的关键,GB/T 38058—2019《民用多旋翼无人机系统试验方法》及行业标准中,已规定平飞/爬升速度、高度/速度保持、定点悬停、航迹精度等飞行性能项目的测试及分析方法。基于现有标准对比分析,文中提出一种地面测试基站获取高精度基准点后与机载测试设备组合解算,测量无人机飞行绝对坐标、姿态角等参量的软硬件实现方法,并将飞行数据的截取、计算、分析、报告等环节嵌入整个测试流程,设计一种可用于旋翼和固定翼无人机系统飞行性能测试及分析的系统。经过实际测试应用,所设计系统满足GB/T 38058—2019标准和行业标准的试验要求,可有效提升飞行性能测试及结果评价的准确性、时效性,缩短测试周期,降低测试成本。

悬停旋翼桨尖涡的试验研究

为了详细研究悬停旋翼桨尖涡的形成与发展过程,以及旋翼状态参数与桨尖涡及其尾迹的关系,开展了桨尖涡及其尾迹的测量和研究。在研究中采用了Φ2m旋翼模型试验台、单桨叶(翼型为NACA 0015)旋翼模型和二维PIV测量系统,通过改变转速和总距角的状态组合,对桨尖周围及近尾迹局部区域进行了详细的桨尖涡流场测量。通过研究,基本掌握了用PIV测量旋翼动态流场的技术;利用PIV成功地获取了从桨尖前缘至后缘下游近流场的不同方位角截面粒子流动图像;通过后处理获得了合理有效的结果。测量结果表明,桨尖涡在桨叶表面形成的过程中,其强度逐渐增强;桨尖涡的强度与旋翼的桨尖马赫数和总距等密切相关。

旋翼动态升力实验及理论分析

建立了计入动力入流的旋翼动载荷分析模型，在旋翼模型试验台上进行了悬停状态总距激振的铰接式旋翼动态升力实验研究，理论计算与试验吻合很好。分析表明，激振频率越小，动力入流对悬停状态旋翼动升力影响越大；静态总距越小，动力入流的影响也越大。

直升机垂直飞行状态气动参数辨识方法研究

准确计算直升机的悬停升限依赖于诸如桨尖损失系数,非均匀旋翼诱导速度分布,旋翼下洗引起的直升机增重效应及发动机与旋翼之间的功率传递系数等气动参数的准确度。然而,由于复杂的旋翼空气动力现象,准确预估以上气动参数有较大难度。本文提出了一种确定直升机垂直飞行状态上述气动参数的方法,该方法通过建立直升机垂直飞行状态的运动方程,实测直升机垂直飞行时的相关信息,采用参数辨识的方法得到直升机垂直飞行时的气动参数,然后,利用辨识结果确定直升机的悬停升限。结果表明该方法能有效地确定直升机垂直飞行时的气动参数及相应的悬停升限,且具有飞行试验简便,不受直升机装载和外界环境条件变化限制的特点。

悬停状态旋翼尾迹边界测量

介绍了用试验来定量确定悬停状态旋翼尾迹边界的方法，从物理本质分析了悬停状态旋翼尾迹的湍流特性，阐述了如何用热线风速仪来测量尾迹的湍流度并用湍流度来确定奖尖涡的位置和尾迹边界。揭示了悬停状态旋翼尾迹边界的一些特点最后将试验结果与国外的相应研究结果作了比较，发现两者吻合得较好。

空间站机械臂捕获悬停飞行器试验系统设计与验证

捕获悬停飞行器是中国空间站机械臂的关键任务之一,由空间站机械臂实现悬停飞行器的捕获、拖动和锁紧,形成刚性连接并辅助对接。在分析和比较国内外空间悬停飞行器捕获试验技术的基础上,设计了一种用于大型空间机械臂捕获悬停飞行器的地面试验系统,该系统主要由空间机械臂、气浮零重力模拟系统、机械臂位姿测量系统、悬停飞行器模拟移动装置、模拟移动装置测量系统组成。仿真分析和地面试验,结果表明:该试验系统可实现对低速到高速的动态模拟目标的跟踪捕获,满足空间机械臂捕获悬停飞行器试验任务需求,完成了机械臂捕获悬停飞行器技术在近似真实使用环境中的验证。

悬停状态旋翼流场显示的试验研究

介绍了悬停状态旋翼流场显示的试验方法及相应的试验装置，阐述了用于冰汽化时产生的烟雾作为流场显示介质的优越性。指出显示介质的选用应综合考虑介质对流场显示效果的影响、介质对设备和操作人员的危害及试验的经济性和可行性等因素。并对烟雾喷嘴与旋翼相对位置对流场真实性的影响进行了研究，着重研究了桨尖涡喷嘴的不同径向位置对流场边界的影响及确保流场真实边界应采取的措施。最后，用试验的方法定性分析了桨叶片数、桨尖速度及桨叶安装角对悬停状态旋翼流场几何形状的影响。试验结果表明，本文研究方法与国外同类试验相比，在达到同样的流场显示效果的情况下，具有试验费用低、操作简便和对人、设备无危害的优点。

悬浮式深弹反鱼雷武器仿真试验系统设计

针对某型悬浮式深弹反鱼雷武器系统设计定型试验的需求,依据其设备组成和作战流程,从系统功能模拟的角度,基于模块化设计思想开发了一种仿真试验系统,详细介绍了该仿真试验系统7个模块的主要功能及系统工作流程;应用实例表明:该仿真系统可实现不同态势、不同环境下悬浮式深弹反鱼雷武器系统对不同类型来袭鱼雷作战过程的仿真试验,解决了拦截概率指标考核需要大量样本的难题。

Φ2米旋翼模型试验台悬停和前飞试验

为满足直升机选型试验及旋翼气动特性机理性研究的需要,中国气动研究与发展中心低速所研制了Ф2m旋翼模型试验台。试验台研制经历方案论证、分系统设计加工与研制、分系统安装调试、试验台总装及动力/传动系统联调等阶段,完成了地面调试和悬停试验,并在Φ3.2m风洞完成了配平前飞试验,已形成2m直径量级旋翼模型桨尖马赫数相似的悬停试验和前飞试验能力,提高了直升机风洞试验和研究能力。

悬浮式深弹武器系统对鱼雷拦截能力试验方案设计

武器装备作战能力考核是装备定型的重要内容。文章针对悬浮式深弹武器系统对鱼雷拦截能力的考核要求,提出武器实际发射与模拟发射相结合的试验模式,在阐述试验航路设计思路的基础上,给出具体的试验方案,主要包括辅助定位浮标布设区域的确定、深弹落点拍摄方案及试验数据处理方法的选取等。通过试验实现了对该系统布阵能力、完整作战流程的考核,可以对该系统鱼雷拦截能力给出客观评价,成功解决了试验子样数不足、武器弹药不充分的难题。经实航试验验证,文章所述试验方案设计思路、落点拍摄及数据处理方法等具有一定的可操性及实用性。

直升机高原悬停地面效应的研究

本文基于直升机飞行高原试验结果对不同海拔高度下直升机的地面效应进行了分析。通过对不同海拔高度、不同重量、不同离地高度下直升机悬停实验得到的C_t^M_k曲线进行分析,提出了适合高原环境下飞行试验的直升机地面效应函数模型。基于该模型给出了海拔高度对直升机地面效应影响的数值结果,对后续直升机高原试飞有重要意义。

悬停状态旋翼非定常尾迹测量

用热线风速仪测量悬停状态旋翼尾迹的轴向、切向速度分量的时均值和瞬时值沿展向的分布及桨尖涡在轴剖面里的运动轨迹，得到了悬停状态旋翼尾迹的几何边界、桨尖涡在运动过程中的耗散和不稳定等非定常特性，研究了旋翼桨距、桨叶片数对悬停状态旋翼尾迹和桨尖涡运动轨迹的影响。结果表明：悬停状态旋翼尾迹轴向速度在其展向的最大值可达或超过动量理论值的两倍；而桨尖涡区域的瞬态值则高达动量理论值的１０倍。旋翼桨距、桨叶片数的变化对桨尖涡及其运动轨迹有显著的影响，而对内侧涡的影响不大。近距离尾迹边界与改进的通用尾迹模型尾迹模型相吻合，远距离尾迹的耗散和不稳定为修正通用尾迹模型提供了试验依据。

基于试飞的直升机悬停状态地面效应

提出了一种基于试飞的直升机悬停状态地面效应研究方法,该方法在建立无量纲形式的直升机悬停需用功率模型的基础上,通过飞行试验实测直升机在不同重量和不同离地高度悬停时的发动机扭矩、大气条件等参数,利用参数辨识的方法确定无量纲形式直升机悬停需用功率模型中的相关空气动力参数及地面效应模型。采用本文所述方法可以方便地进行直升机有、无地效时的悬停性能拓展。

直升机尾桨失效分析及试飞技术研究

对直升机在悬停飞行以及平飞时的尾桨失效故障状态进行了受力分析,利用D级模拟器对直升机尾桨失效试飞技术进行了探索,最后给出了直升机不同飞行状态下发生尾桨故障后的应急处置预案,对于保证飞行安全和开展直升机尾桨失效试飞技术研究具有重要的价值。

气垫平台破冰阻力的模型试验研究

通过开展低温拖曳冰水池物理模型试验,测试气垫平台在遭遇平整冰时的破冰过程和破冰阻力.在模型试验中,以一座现役破冰气垫平台为原型,建立了合理的模型试验相似律.依据相似律分别对原型平台的结构框架、气道结构、围裙结构和垫升系统等部分进行了模拟,从而得到一套与原型平台结构型式和垫升机制相似的模型平台.模型平台在试验拖车的拖曳下通过低温冰水池中的模型冰排,分别以垫升高度和航行速度为试验参数,对不同试验工况下气垫平台的破冰过程进行测试.通过对模型试验现象和结果的分析,深入解析了气垫平台的破冰过程,揭示了气垫平台的破冰机理.通过试验发现,非全垫升状态更有利于模型平台的破冰作业.气垫平台破冰的关键机理是在冰排底部形成稳定的气腔,从而促使冰排在结构的下压作用和气腔的上顶压力下发生弯曲破坏.在试验中测试了气垫平台破冰风压随结构姿态的变化,在时频域内对风压的变化情况进行了分析,并讨论了风压随航行速度的变化规律.以此为基础,对气垫平台破冰阻力随垫升高度和航行速度的变化规律进行分析,从而为该类气垫平台的结构设计和操船方法提供必要的基础性数据和参考依据.

直升机海上悬停海浪滤波器研究

基于直升机海上悬停飞行试验数据,使用对差分GPS数据和无线电高度数据综合对比的方法,进行了海浪噪声的识别,将其从无线电高度数据中分离了出来。基于此,进行了海浪滤波器的研究,对无线电高度表测得的高度信号和垂直加速度计测得的垂直加速度信号进行组合滤波,构成互补式卡尔曼滤波器,获得了质量比较好的高度信号。

悬停状态下无铰旋翼模型气弹稳定性试验

通过悬停状态下２ｍ直径旋翼模型试验，研究了旋翼结构参数及动力学参数对无铰旋翼桨叶气弹稳定性的影响，参数包括桨叶总距角、预锥角、预掠角、摆振频率和旋翼转速。桨叶为挥—摆—扭耦合结构，并能构成面内柔软和面内刚硬旋翼。试验采用在垂直方向以摆振后退型频率进行周期变距激振的新方法，得到了与理论相一致的结论。

某型机悬停性能问题的排查方法

某型机试飞时发现,直升机悬停时的起飞重量,比理论计算值低150kg以上,比国外类似机种飞行手册中的数据低约220kg。详细介绍了排查该型机悬停性能问题的方法和具体所做的工作,给出排查的结果,提出了一些改进建议,可以为国内其它机型解决类似问题提供参考。