[发明专利]一种全动平尾直升机多部件气动干扰特性试验模拟方法

说明书

本发明公开了一种全动平尾直升机多部件气动干扰特性试验模拟方法，基于旋翼与机身组合模型风洞试验台试验获得直升机在同轴系下的旋翼气动载荷试验数据，和直升机在同轴系下的机身气动载荷试验数据及全动平尾气动载荷试验数据；根据旋翼气动载荷试验数据、机身气动载荷试验数据及全动平尾气动载荷试验数据使用干扰特性模型进行分析得到直升机各部件之间的气动干扰特性；可以准确获取旋翼、机身及全动平尾三者之间的气动干扰规律，为直升机的气动部件设计、布局优化及飞行操纵规律设计提供重要依据。

技术领域

本发明涉及风洞试验技术领域，具体涉及一种全动平尾直升机多部件气动干扰特性试验模拟方法。

背景技术

直升机由于其气动布局的复杂性，存在包括旋翼、机身及垂平尾等多个气动部件。直升机在悬停、爬升、前飞、下降等状态下，由于飞行姿态和速度的变化，各气动部件存在不同程度的气动干扰，对直升机的飞行性能、飞行特性及飞行品质均会产生较大影响。其中，作为调整直升机飞行姿态的重要部件之一，平尾对直升机气动特性及操纵稳定性均有重要影响。尤其对于面积较大的全动平尾而言，其在悬停和小速度前飞时，受旋翼尾流影响较大，升力系数出现突变，导致机身俯仰力矩突增，严重降低了直升机的操纵稳定性及安全性。因此，必须准确获取旋翼、机身、平尾各部件之间的气动干扰规律，为各气动部件的设计及优化提供参考依据，进而改善直升机的纵向静稳定性。

直升机风洞试验是开展直升机气动特性研究的重要手段之一。通过对直升机各独立气动部件及组合后的试验模型在不同来流下的气动力测量，可以获得各气动部件之间的气动干扰特性，其中包括悬停和低速前飞时旋翼尾流引起的机身增重、机身对旋翼性能及旋翼尾流对全动平尾气动性能的影响。

发明内容

一种全动平尾直升机多部件气动干扰特性试验模拟方法，可以准确获取旋翼、机身及全动平尾三者之间的气动干扰规律，为直升机的气动部件设计、布局优化及飞行操纵规律设计提供强有力的风洞试验数据支撑。

本发明通过下述技术方案实现：

一种全动平尾直升机多部件气动干扰特性试验模拟方法，基于旋翼与机身组合模型风洞试验台实现，所述旋翼与机身组合模型风洞试验台包括：用于测量旋翼气动载荷的旋翼天平和扭矩天平，用于测量机身气动载荷的机身天平，和用于测量全动平尾载荷的平尾天平；

S1、基于旋翼与机身组合模型风洞试验台试验获得直升机在同轴系下的旋翼气动载荷试验数据，和直升机在同轴系下的机身气动载荷试验数据及全动平尾气动载荷试验数据，具体步骤为：

步骤1，基于旋翼与机身组合模型风洞试验台开展单独旋翼模型悬停试验，获得悬停时旋翼气动载荷R1；

步骤2，基于旋翼与机身组合模型风洞试验台开展旋翼与机身组合模型悬停试验，获得悬停时旋翼与机身组合模型中旋翼气动载荷R2、悬停时机身气动载荷F1和悬停时全动平尾气动载荷H1；

步骤3，基于旋翼与机身组合模型风洞试验台开展单独机身模型前飞试验，获得前飞时机身气动载荷F2和前飞时全动平尾气动载荷H2；

步骤4，基于旋翼与机身组合模型风洞试验台开展单独旋翼模型前飞试验，获得前飞时旋翼气动载荷R3；

步骤5，基于旋翼与机身组合模型风洞试验台开展旋翼与机身组合模型前飞试验，获得前飞时旋翼气动载荷R4、前飞时机身气动载荷F3和前飞时全动平尾气动载荷H3；

S2、根据旋翼气动载荷试验数据、机身气动载荷试验数据及全动平尾气动载荷试验数据使用干扰特性模型进行气动干扰特性分析得到直升机各部件之间的气动干扰特性。

所述单独旋翼模型悬停试验：在悬停试验间开展，用于测量悬停状态下单独旋翼的气动特性，操纵变量包括旋翼转速、旋翼总距，主要用于获取单独旋翼悬停时的气动载荷。