[发明专利]一种直升机共轴双旋翼桨毂模型的风洞试验方法

说明书

本发明公开了一种直升机共轴双旋翼桨毂模型的风洞试验方法，属于桨毂风洞试验方法领域，可开展大前进比共轴双旋翼桨毂模型流动机理和气动干扰试验。首先将试验台安装于风洞中，并通过试验台实现模型的共轴同步反转运动；然后由振动监视系统实时监视试验台的振动水平，并研究试验台的动特性；由盒式天平测量模型的六力素，由PIV流场测量系统测量模型的流场，由电子扫描压力测量系统或压力传感器测量模型的表面压力；试验过程中，可根据需要更换共轴双旋翼桨毂模型的部件，用以研究不同外形或不同流动控制方式的模型的气动特性；最后得到该模型的气动特性。本发明解决了旋转的共轴双旋翼桨毂模型的气动特性测量问题。

技术领域

本发明涉及桨毂风洞试验方法领域，特别是涉及研究可旋转的、不同桨毂外形以及施加流动控制技术的共轴双旋翼桨毂模型的风洞试验方法。

背景技术

共轴刚性旋翼技术能显著提高直升机的飞行速度，但其桨毂系统有两个旋转方向相反的桨毂，外形复杂，且比普通的旋翼桨毂高，受旋翼尾流、旋翼轴后分离流的影响严重，其阻力通常占全机阻力的50%左右，大的桨毂阻力是限制共轴刚性旋翼高速直升机最大飞行速度和最大航程提升的重要因素，因此，降低共轴刚性旋翼系统桨毂阻力，是实现该型直升机高速、大航程必须解决的关键问题之一。

然而，由于国内对共轴刚性旋翼桨毂的研究处于起步阶段，虽已开展了简单的风洞试验研究，如“何龙，王畅，唐敏等. 共轴刚性旋翼直升机桨毂阻力特性试验[J]. 南京航空航天大学学报，2016，48(4)：530-535.（DOI:10.16356/j.1005-2615.2016.04.013）”，但是，该风洞试验有如下缺点：桨毂模型尺寸偏小，转速低，试验雷诺数偏小，试验结果准度不高，且仅能测量整体的气动力，不能单独测量不同部件的气动力；试验模型部件间缝隙较大，导致其桨毂实际外形与气动外形不符；试验方法不系统，桨毂外形仅包括上、下桨毂整流罩+无中间轴整流罩+塔座，上、下桨毂整流罩+中间轴整流罩+塔座，不包括上、下桨毂+无中间轴整流罩、桨根以及施加流动控制技术的情况，而且模型姿态角仅有一个（俯仰角、侧滑角、滚转角均为0°）；试验测量内容仅包含测力和模型表面流动显示，不包含PIV空间流场测量和部件间表面压力测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，基于已有的“一种双旋翼同步反转装置”（公开号为206074222U，公开日为2017-4-5），建立一种全尺寸的直升机共轴双旋翼桨毂模型的风洞试验方法，将有利于在确保试验安全的情况下，全面开展共轴双旋翼桨毂的气动研究，同时提高试验结果准度。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种直升机共轴双旋翼桨毂模型的风洞试验方法，具体包括如下步骤：

步骤1，将共轴双旋翼桨毂模型试验台安装于风洞中，并通过共轴双旋翼桨毂模型试验台实现共轴双旋翼桨毂模型的共轴同步反转运动；

步骤2，通过振动监视系统实时监视共轴双旋翼桨毂模型试验台的振动水平，进行地面共振分析以及试验台排振工作，保证桨毂模型试验时不发生共振；

步骤3，通过盒式天平系统测量共轴双旋翼桨毂模型的六力素，通过PIV流场测量系统测量共轴双旋翼桨毂模型的流场，由表面压力测量系统测量得到共轴双旋翼桨毂模型的各部件的表面压力；

步骤4，根据需要更换共轴双旋翼桨毂模型的部件，采用步骤1至步骤3获取不同外形或不同流动控制方式的共轴双旋翼桨毂模型的气动特性；

步骤5，获取该共轴双旋翼桨毂模型的气动特性。

作为本发明一种直升机共轴双旋翼桨毂模型的风洞试验方法的进一步优选方案，在步骤3中，所述盒式天平系统为可测量共轴双旋翼桨毂模型六力素的力传感器，所述力传感器固定安装在共轴双旋翼桨毂模型试验台的底部。