微小型螺旋槳滑流內舵面操縱特性實驗研究

吳大衛，王 亮，李寒冰，李 書

(北京航空航天大學航空科學與工程學院，北京 100191)

0 引言

近幾年的局部戰爭和自然災害中無人機的重大作用逐漸體現，而微小型垂直起降飛行器因其特有的任務剖面和飛行性能，其發展更是方興未艾。除傳統的直升機外，此類飛行器具有涵道風扇式［1］，傾轉旋翼/機翼式［2］，坐地起降式［3－4］等各類總體方案。由于重量和系統復雜性的限制，上述方案很多放棄了總距和周期變距操縱機構，而采用固定槳距螺旋槳提供垂直升力和前飛推力，懸停時的姿態控制通過螺旋槳滑流中的舵面偏轉來實現。

此類飛行器在懸停時穩定性和抗風能力較差，在保證起飛重量的同時需要操縱系統能夠提供較大的操縱力矩儲備以保證垂直起降過程中的飛行安全和機動性;但在試飛過程中卻往往發現滑流舵操縱效率不足的問題。關于螺旋槳對翼面的氣動干擾，國內外曾進行了一定的理論和實驗探索［5－7］。由于翼面處于較高湍流度的非定常螺旋槳滑流中，使用常規的翼型數據進行估算往往誤差較大，采用CFD計算也對湍流模型的選擇和設置有較大難度且計算效率較低。實驗方面，由于各類研究對象獨有的復雜性，尤其對于垂直起降飛行器懸停狀態時，氣動力的無量綱化難以衡量不同設計方案的優劣，這些結果都很難在更廣的設計領域普適。這造成此類飛行器滑流舵的操縱特性還缺乏針對各種設計參數和構型的系統性實驗研究。……