检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2024年第3期41卷 232-240页

作者：李尚斌江露生林永峰中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学重点实验室景德镇333000

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... 详细信息

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%。

关键词：倾转旋翼机气动干扰风洞试验数值模拟悬停状态

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剪刀式尾桨侧滑状态气动力及噪声特性计算

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北京航空航天大学学报 2024年第12期50卷 3794-3805页

作者：李志彬孙伟张羽霓袁明川林永峰中国直升机设计研究所直升机动力学全国重点实验室景德镇333001

针对侧滑状态下剪刀式尾桨气动环境和噪声特性复杂的问题,提出一套基于计算流体力学(CFD)和FW-H方程的剪刀式尾桨气动噪声预估方法。通过求解可压缩雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对剪刀式尾桨的流场进行数值模拟,在此基础上,采用基... 详细信息

针对侧滑状态下剪刀式尾桨气动环境和噪声特性复杂的问题,提出一套基于计算流体力学(CFD)和FW-H方程的剪刀式尾桨气动噪声预估方法。通过求解可压缩雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对剪刀式尾桨的流场进行数值模拟,在此基础上,采用基于固体表面积分面的FW-H方程来求解剪刀式尾桨气动噪声。应用所提方法研究了侧滑状态下剪刀式尾桨(L45)和常规形式尾桨的气动力和噪声特性。数值模拟结果表明:随着侧滑角增大,剪刀式尾桨拉力脉动量增大幅度大于常规尾桨;相同侧滑角状态,剪刀式尾桨的拉力脉动量明显大于常规尾桨,普遍达到2倍以上。在设计时应充分考虑剪刀式尾桨对直升机平衡和操纵带来的不利影响。在大多数计算状态,剪刀式尾桨的最大总噪声大于常规尾桨。

关键词：剪刀式尾桨侧滑状态计算流体力学 FW-H方程气动力气动噪声

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共轴刚性旋翼悬停状态气动干扰对噪声特性影响分析

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航空动力学报 2024年第8期39卷 367-376页

作者：江露生李尚斌邱逢昌樊枫黄水林中国直升机设计研究所直升机动力学全国重点实验室江西景德镇333001

基于计算流体动力学(CFD)方法和噪声求解的FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程计算分析了共轴刚性旋翼在悬停状态下的气动噪声,并开展了气动干扰对噪声特性影响分析。结果表明:在悬停状态下,对于上下各四片桨叶的共轴刚性旋翼,桨叶表... 详细信息

基于计算流体动力学(CFD)方法和噪声求解的FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程计算分析了共轴刚性旋翼在悬停状态下的气动噪声,并开展了气动干扰对噪声特性影响分析。结果表明:在悬停状态下,对于上下各四片桨叶的共轴刚性旋翼,桨叶表面压力随着桨叶旋转呈周期性变化,旋转一周出现8个小周期;声源的周期性变化导致在旋翼桨盘平面内,不同方向上的观测点的声压产生的“叠加效应”不一致,上、下旋翼桨叶交汇处的噪声水平要高于其他方位角;由于载荷的时变性导致在旋转轴方向上仍有明显的辐射噪声,在该方向上的噪声声压级明显要比单旋翼大得多。随着旋翼间距增大,双旋翼之间的干扰减小,桨叶表面的法向力波动减小,声辐射球上最大噪声声压级也明显减小。

关键词：共轴刚性旋翼气动噪声计算流体动力学(CFD) FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程悬停

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直升机双层平尾构型气动特性分析

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西北工业大学学报 2024年第2期42卷 232-240页

作者：孙会迅孙朋朋杨永飞袁明川樊枫林永峰中国直升机设计研究所直升机动力学全国重点实验室江西景德镇333000

为分析双层平尾气动特性,采用CFD方法建立了直升机平尾计算模型,获得了低速前飞和机身大迎角状态不同构型平尾的气动特性,分析了单层和双层平尾构型的气动特性和流场特点,研究了双层平尾对低速前飞状态和大迎角状态的纵向静稳定性改善... 详细信息

为分析双层平尾气动特性,采用CFD方法建立了直升机平尾计算模型,获得了低速前飞和机身大迎角状态不同构型平尾的气动特性,分析了单层和双层平尾构型的气动特性和流场特点,研究了双层平尾对低速前飞状态和大迎角状态的纵向静稳定性改善作用机理。结果表明:双层平尾构型通过抑制旋翼/平尾干扰改善低速前飞状态下的直升机俯仰力矩突增问题,前进比为0.05时,双层平尾俯仰力矩比单层平尾减小56.8%;双层平尾的失速迎角和最大俯仰力矩增大,从而增强直升机大迎角状态的纵向静稳定性,迎角20°时,双层平尾俯仰力矩比单层平尾增大60.1%。

关键词：双层平尾气动特性气动干扰纵向静稳定性 CFD

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不同前倾角度倾转旋翼噪声数值计算分析

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西北工业大学学报 2024年第2期42卷 205-213页

作者：袁明川孙会迅李志彬牛青峰樊枫中国直升机设计研究所直升机动力学全国重点实验室江西景德镇333000

基于自由尾迹结合FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程的方法建立了倾转旋翼气动噪声计算模型,并采用倾转旋翼模型噪声试验数据验证了计算分析方法的有效性。选取典型过渡路径,进行考虑配平的倾转双旋翼气动噪声特性计算,获得了旋翼桨... 详细信息

基于自由尾迹结合FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程的方法建立了倾转旋翼气动噪声计算模型,并采用倾转旋翼模型噪声试验数据验证了计算分析方法的有效性。选取典型过渡路径,进行考虑配平的倾转双旋翼气动噪声特性计算,获得了旋翼桨叶剖面非定常气动载荷以及不同测点气动噪声等计算结果,分析了倾转旋翼在不同前倾角下噪声指向性和噪声声压级的变化。结果表明:由于双旋翼噪声在传播中的叠加和抵消,倾转双旋翼和孤立单旋翼的噪声指向特性存在较大的不同;倾转旋翼噪声随前倾角增加总体上呈现先增加后减小的变化趋势,在前倾角30°附近噪声最强;不同前倾角下噪声声压级和指向性的变化与旋翼桨尖马赫数、气动载荷和桨盘角度等多种因素相关。

关键词：倾转旋翼气动噪声倾转角度自由尾迹 FW-H方程

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共轴刚性旋翼直升机着舰飞行特性

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北京航空航天大学学报 2023年第4期49卷 832-841页

作者：苏大成汪正中吴令华黄水林中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学重点实验室景德镇333001

建立一套能够耦合非定常舰船流场的共轴刚性旋翼直升机飞行动力学模型,以研究该旋翼飞行器在着舰过程中的飞行特性。在舰艉流场模拟方面,采用分离涡方法以获得高精度非定常流场数据;在飞行力学建模方面,引入上下旋翼干扰因子建立共轴刚... 详细信息

建立一套能够耦合非定常舰船流场的共轴刚性旋翼直升机飞行动力学模型,以研究该旋翼飞行器在着舰过程中的飞行特性。在舰艉流场模拟方面,采用分离涡方法以获得高精度非定常流场数据;在飞行力学建模方面,引入上下旋翼干扰因子建立共轴刚性旋翼诱导速度模型,并采用等效挥舞运动概念建立其挥舞运动方程;基于“单向耦合”思想构建了计算流体动力学(CFD)向飞行力学模型的数据传递策略,并分别以XH-59A直升机和UH-60A/SFS2组合为算例验证了飞行动力学模型和数据传递策略的正确性。以SFS2舰船模型和XH-59A共轴刚性旋翼直升机组合为研究对象,从直升机操纵余量和非定常载荷水平两方面分析了着舰过程中舰艉流场对共轴刚性旋翼直升机的扰动特征。时均研究结果显示:由于共轴上下旋翼受时均流场的扰动存在差异,飞行员在增大总距以维持高度稳定的同时,还需要减小差动总距以保持机头朝向的稳定。非定常水平研究结果表明:对于共轴构型直升机,舰船流场对拉力及俯仰力矩的非定常扰动,是引起飞行员工作载荷增大的主要因素。

关键词：共轴刚性旋翼直升机舰船流场单向耦合操纵余量非定常水平

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复杂三维外形旋翼气弹稳定性分析

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西北工业大学学报 2023年第1期41卷 209-215页

作者：邓景辉余智豪周云宋彬中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学重点实验室江西景德镇333001

针对带有后掠、下反构型的复杂三维外形旋翼气弹稳定性问题进行分析。基于中等变形梁理论以及Hamilton原理,在桨叶运动学描述中引入节点转换矩阵在有限元总体阵组集中引入变形相容原则,建立面向复杂三维外形旋翼的结构动力学模型,并在... 详细信息

针对带有后掠、下反构型的复杂三维外形旋翼气弹稳定性问题进行分析。基于中等变形梁理论以及Hamilton原理,在桨叶运动学描述中引入节点转换矩阵在有限元总体阵组集中引入变形相容原则,建立面向复杂三维外形旋翼的结构动力学模型,并在算例验证的基础上针对复杂三维外形旋翼气弹稳定性问题展开参数影响分析。研究表明:桨尖后掠引起挥舞-扭转结构负耦合效应,造成一阶扭转模态频率和模态阻尼比降低,一阶扭转模态阻尼最大降低90%;桨尖下反引起摆振-扭转结构正耦合效应,造成二阶摆振模态频率降低,一阶扭转模态阻尼比最大降低62%,采用后掠带下反设计会大大降低扭转稳定性。

关键词：直升机旋翼气弹稳定性后掠下反

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大速度条件下的旋翼气弹动载荷特性分析

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空气动力学学报 2024年第10期42卷 30-39页

作者：余智豪李春华黄水林程毅赵金瑞中国直升机设计研究所直升机动力学全国重点实验室景德镇333001

针对常规直升机大速度状态下的旋翼气弹耦合突出、振动载荷预估难的问题,建立旋翼气弹动载荷分析模型并针对大速度前飞状态下的旋翼载荷特性开展分析。针对桨叶典型的细长柔性梁特征,基于柔性多体动力学框架建立旋翼结构动力学模型,并... 详细信息

针对常规直升机大速度状态下的旋翼气弹耦合突出、振动载荷预估难的问题,建立旋翼气弹动载荷分析模型并针对大速度前飞状态下的旋翼载荷特性开展分析。针对桨叶典型的细长柔性梁特征,基于柔性多体动力学框架建立旋翼结构动力学模型,并针对大速度状态下的桨叶负升力和气动干扰特点,采用双峰自由尾迹方法建立旋翼气动模型。在模型验证基础上以B0105旋翼为研究对象,开展大速度状态下旋翼气动、结构载荷计算,结果表明:在大速度状态下B0105旋翼桨尖前行侧出现较大负升力,产生偏置气动力矩效应,气动力矩呈现脉冲式振荡特点;桨根垂向剪力和挥舞弯矩的谐波量呈倍数级地急剧增加,其中桨根挥舞弯矩的四阶谐波幅值增长幅度最大;桨毂垂向力、滚转力矩和俯仰力矩的四阶谐波均大大增加,其中桨毂垂向力增长幅度最大;大速度状态下的桨尖负升力和强力矩造成桨叶高频弹性扭转变形,进一步恶化拉杆载荷。

关键词：直升机旋翼振动载荷拉杆载荷大速度

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倾转机翼飞行器直升机模式气动干扰分析

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航空动力学报 2025年

作者：孙会迅袁明川杨永飞陈金鹤黄水林樊枫中国直升机设计研究所直升机动力学全国重点实验室

针对多旋翼倾转机翼飞行器，开展了直升机模式机翼/旋翼气动干扰计算分析。基于CFD方法建立了适用于多旋翼倾转机翼飞行器气动干扰分析的计算模型，然后对直升机模式时悬停和前飞状态下的机翼/旋翼气动干扰进行了数值计算，重点分析了... 详细信息

针对多旋翼倾转机翼飞行器，开展了直升机模式机翼/旋翼气动干扰计算分析。基于CFD方法建立了适用于多旋翼倾转机翼飞行器气动干扰分析的计算模型，然后对直升机模式时悬停和前飞状态下的机翼/旋翼气动干扰进行了数值计算，重点分析了气动干扰对机翼气动特性的影响，并进一步研究了襟翼及副翼偏转对机翼/旋翼气动干扰特性的影响规律。结果表明：悬停状态，受旋翼尾流影响，机翼产生较大的后向力，约占旋翼总拉力的5.4%；悬停时襟翼及副翼偏转可实现纵向和航向的有效操纵，前飞时通过襟翼及副翼上偏可以使机翼后向力降低约30%，从而提高最大前飞速度。

关键词：分布式多旋翼倾转机翼垂直起降直升机模式气动干扰

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共轴刚性旋翼高速直升机配平策略优化设计

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航空学报 2024年第9期45卷 254-271页

作者：王梓旭李攀鲁可朱振华陈仁良南京航空航天大学直升机动力学全国重点实验室南京210016 中国直升机设计研究所景德镇333001

最大巡航速度、最大平飞速度是共轴刚性旋翼高速直升机最重要的性能指标之一,其特殊的构型和工作方式导致其旋翼桨毂载荷问题突出。高速飞行俯仰姿态角、平尾安装角、横向周期变距差动、旋翼转速等配平状态和设计参数对需用功率、桨毂... 详细信息

最大巡航速度、最大平飞速度是共轴刚性旋翼高速直升机最重要的性能指标之一,其特殊的构型和工作方式导致其旋翼桨毂载荷问题突出。高速飞行俯仰姿态角、平尾安装角、横向周期变距差动、旋翼转速等配平状态和设计参数对需用功率、桨毂载荷、操稳特性等具有显著的非线性交叉耦合影响,在考虑飞行品质相关要求下开展了高速飞行配平策略优化设计方法研究,为获得飞行性能和桨毂载荷综合最优配平策略提供设计手段。基于共轴刚性旋翼高速直升机非线性飞行动力学模型,分析了不同配平策略设计参数对配平特性、稳定性、操纵性等影响规律;在此基础上,将配平策略设计问题描述为数学优化问题;为提高优化计算效率和降低优化失败风险,基于Kriging代理模型开展配平策略优化设计研究。优化结果表明:在最大巡航速度和最大飞行速度下,相比于基准配平策略,在最优功率配平策略下需用功率分别降低5.7%、6.9%;在最优桨毂力矩配平策略下桨毂力矩载荷分别降低55.6%、55.2%;在需用功率、桨毂力矩综合最优策略下需用功率分别降低1.8%、3.1%,桨毂力矩载荷分别降低49.4%、46.2%,验证了提出的配平策略优化设计方法的有效性。

关键词：共轴刚性旋翼高速直升机配平特性配平策略 Kriging模型优化设计

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