傾轉旋翼氣動優化設計

薛立鵬，張呈林

(南京航空航天大學直升機旋翼動力學重點實驗室，江蘇 南京 210016)

0 引言

傾轉旋翼機兼有直升機和固定翼飛機的特點，其旋翼需要工作在直升機和飛機模式下;而衡量傾轉旋翼性能優劣的指標是懸停效率和巡航效率。在懸停狀態下旋翼產生的拉力需要平衡全機重量及旋翼尾流對機翼產生的向下載荷，在前飛狀態下旋翼所需的拉力僅需要用來克服整個飛機所產生的阻力，槳葉弦長和預扭角分布對這兩種狀態下的旋翼拉力和功率有重要影響;薄翼型具有較高的阻力發散馬赫數和較小的升力系數，厚翼型則相反，因此在槳葉厚度的選擇上，槳根采用厚翼型而槳尖采用薄翼型以使得槳葉具有較大的升力系數和較高的阻力發散馬赫數;旋翼轉速的選擇范圍受限于旋翼軸的最大扭矩和最大槳尖速度，另外轉速的選擇也影響到壓縮性的大小［1－3］。在給定發動機功率的情況下，需要對傾轉旋翼槳葉的弦長、預扭角、厚度及翼型分布位置和旋翼轉速進行優化，以使旋翼具有優良的懸停效率和巡航效率。準確計算傾轉旋翼的氣動性能的關鍵是如何有效地確定槳葉任意剖面處的誘導速度，而傾轉旋翼槳葉具有展弦比小，負扭轉大的特點，本文采用自由尾跡方法建立了傾轉旋翼的氣動特性分析模型，考慮弦長變化和負扭轉的影響［4］，記入了尾跡及其收縮對誘導速度的影響，能夠準確地描述槳葉誘導速度的分布，氣動性能的計算具有很好的精度。……