共轴双旋翼悬停地面效应气动特性分析
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Aerodynamic Characteristics Analysis for Hovering Coaxial Rotors in Ground Effect
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    摘要:

    基于时间步进算法建立了适用于 共轴双旋翼气动特性分析的旋翼自由尾迹模型,并采用面元法对水平和倾斜地面效应影响下 共轴双旋翼系统气动特性进行了研究。在建模的过程中,采用WeissingerL一阶升力面模 型 模拟了桨叶的三维效应,并充分考虑了旋翼/旋翼和旋翼/地面之间的气动干扰。通过与尾迹 几何和诱导速度试验数据的对比,验证了计算模型的可行性。在此基础上,对共轴双旋翼在 地面效应影响下的旋翼尾迹几何形状、流场诱导速度矢量分布和上下两旋翼桨叶的拉力系数 分布进行了计算及分析。结果表明,悬停状态下,共轴双旋翼上下旋翼间存在强烈的气动干 扰,且地面的影响使旋翼尾迹涡线径向扩展且向上卷起,对共轴双旋翼下旋翼拉力产生明显 的影响。

    Abstract:

    A freewake model is developed to analyze the aerodynamic characteristics of coaxial rotors system based on the timemar c h ing method, and the aerodynamic characteristics of co axial r otors operating in ground effect in hover are studied by using the surface panel method. WeissingerL lifting surface mo d el, which is included in the freewake model is used to simulate the blade thre edim e nsional effect considering the aerodynamic interference between the rotor/rotor and roto r/ ground. The algorithm is verified by comparing the simulational results with t est data of wake geometry and induced velocity values. Then, the wake geometry of coaxial rotors, the induced velocity distribution and aerodynamic load distribution of c oaxial rotors in ground effect are calculated and analyzed. The results show tha t the strong aerodynamic interference exists between the upper and lower rotors i n hover, and the phenomena, which are the rotor wake geometry expand rapidly in radial direction and roll up in ground effect, influence the thrust o f the lower rotor obviou sly.

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覃燕华 朱清华 邵松.共轴双旋翼悬停地面效应气动特性分析[J].南京航空航天大学学报,2015,47(2):

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