[发明专利]一种直升机旋翼模型结冰风洞试验方法

说明书

本发明公开了一种直升机旋翼模型结冰风洞试验方法，属于风洞试验技术领域;本发明主要利用结冰风洞系统实现结冰效果，并结合直升机旋翼试验平台对直升机旋翼气动性能进行测量；本发明基于大型结冰风洞和一种直升机旋翼风洞试验平台，率先提出一种直升机旋翼模型结冰特性试验方法，使直升机旋翼风洞试验流程规范化，能够高质量、高效率、安全可靠地开展风洞试验任务；可以便捷准确地评估结冰对直升机旋翼模型气动性能的影响，能够为我国开展直升机旋翼结冰问题研究提供强有力的风洞试验数据。

技术领域

本发明涉及一种直升机旋翼模型结冰风洞试验方法，属于风洞试验技术领域。

背景技术

直升机是依靠旋翼旋转提供升力、前进力和操纵力以有效地完成空中悬停、垂直起落和前飞、后飞、侧飞等飞行运动的特种飞行器。当直升机飞行到空中一定高度并穿越结冰云层时，其暴露在机体之外的运动或非运动部件都有可能结冰，其中旋翼结冰更为敏感，旋翼桨叶上结冰的不对称脱落引起的振动、以及在很短的结冰时间内主旋翼扭矩的极大增加，严重影响着直升机的安全飞行。因此，直升机要实现全天侯飞行的能力，必须解决影响飞行安全的主要因素之一，即直升机旋翼等部件结冰对性能的影响。

按照直升机结冰飞行包线规范的要求，在真实结冰气象条件下进行飞行试验是最理想的研究手段，但实际飞行试验风险大、花费时间长、成本高，并不能在自然条件下快速寻求所要求的试验条件，使该方法应用受到限制。在结冰风洞中开展试验研究能够提供安全和可控的飞行模拟环境，为理论分析提供高质量数据，其成本也相对较低。因此，风洞试验是目前开展直升机旋翼结冰性能研究最重要手段，开展直升机旋翼模型结冰风洞试验研究，获得大量的试验数据，不仅可以促进旋翼结冰理论和测试技术的发展，更能够促成直升机型号防除冰系统的研制。

在结冰风洞开展直升机旋翼模型试验必须遵循一定的相似准则，完全相似准则包括：绕干燥表面和结冰表面的流场相似；桨叶对气动力的作用相似；液体水滴动量相似；出现冻结处的能量平衡相似和产生冰脱落的力相似。通常不可能完全相似，但在结冰风洞中，液态水含量、平均水滴直径和结冰时间是重要的相似参数，需按相似准则进行换算。

直升机旋翼结冰试验研究在我国还处于起步阶段，在此方面的试验研究尚未有效开展。旋翼高速旋转状态下，如何安全有效地开展旋翼结冰特性研究，摸清旋翼结冰机理，对我国直升机结冰问题研究，以及防/除冰等关键技术的进步至关重要。 近年来，国内已建成大型结冰风洞并运行投产，同时，配套研制了一种直升机旋翼风洞试验平台，为我国自主开展直升机结冰和防/除冰试验的研究提供了设备基础条件。因此，基于大型结冰风洞和直升机旋翼风洞试验平台，研究一种可靠的旋翼模型结冰特性试验方法，是进一步完善我国直升机结冰试验技术体系的关键。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种直升机旋翼模型结冰风洞试验方法，规范直升机旋翼模型结冰试验流程，以能够高质量、高效率、安全可靠地开展风洞试验任务。

本发明采用的技术方案如下：

一种直升机旋翼模型结冰风洞试验方法，包括以下步骤：

步骤1，旋翼模型试验台各系统完成试验前调试，各系统工作正常后，执行步骤2；

步骤2，在旋翼轴倾角为零状态下，采集零读数为初读数，如果初读数正确，执行步骤3；

步骤3，启动旋翼安全运行，然后开启风洞制冷系统，风洞开车，通过调节风速进行降温，降温过程中，旋翼实时操纵，使旋翼升力、俯仰力矩和滚转力矩始终保持在安全范围之内，风洞环境温度降至试验值并稳定后，执行步骤4；

步骤4，旋翼转速升至试验转速，然后调节风速至试验风速，调节风速过程中，旋翼须实时操纵，使旋翼升力、俯仰力矩和滚转力矩始终保持在安全范围之内。风速调节至试验值并稳定后，执行步骤5；