[发明专利]一种直升机排气管整形扰流片设计方法

说明书

本发明属于直升机应用技术领域，针对下滑飞行状态中，尾流作用于垂尾时，造成垂尾气动环境不稳定产生振荡的横向力，出现尾部筛动问题，具体涉及一种直升机排气管整形扰流片设计方法。所述整形扰流片构型满足使排气管背风区光滑过渡到机身或减小背风面；具体包括如下步骤S1：建立二阶非定常显示流场求解模型并进行下滑状态模拟；S2：进行机理分析，确定出尾部筛动的原因；S3：确定设计方案评估的参考状态；S4：形成设计方案；S5：设计方案验证。通过本发明的设计方法能够起到稳定尾流，抑制尾部筛动的作用。

技术领域

本发明属于直升机应用技术领域，具体涉及一种直升机排气管整形扰流片设计方法。

背景技术

直升机排气管作为动力舱系统的关键一环，主要作用是使发动机排出的高温气体与周围的空气混合，从而降低尾气温度，以免烧蚀机身蒙皮。随着工艺水平与理论分析逐步精细化，排气管设计要求也逐步提高，其外形、布局、方向对排气效率、温度、噪声均有重要影响，且在武装直升机偏向隐身设计思路上，针对红外隐身在排气管方面做出了针对性修型设计研究。由于动力舱高温气体排出会受到安装位置和开口形状的影响，这直接关乎到排气效率和蒙皮的烧蚀情况。

目前大多型号直升机排气管多是向机身两侧斜向上45°安装，且会凸出机身一截，然而这对经过排气管的尾流影响明显。而在特定下滑飞行状态中，尾流将作用于垂尾，产生振荡的横向力，造成飞行员难以接受的尾部筛动现象。

针对此问题，国外某型直升机通过在机身背部动力舱排气管后部加装翼型件，用于至少部分地阻挡由动力舱排气口向尾翼方向流动的气流，通过进行涡流尾流气动干扰风洞试验，不断修改动力舱翼型件，并结合气动模拟分析技术，发现加装翼型件能将排气管和主减塔座产生的脱落涡向机身两侧移动，从而减弱脱落涡对垂尾的不利影响，起到了稳定和增大垂尾气动力的效果，然而并未完全解决尾部筛动问题。

由于翼型件参数与特定工况有关，难以形成明确的设计规范，制造工序复杂且安装不便，基于此直升机出现的类似尾部筛动问题开展排气管整形扰流片气动分析与设计研究，以实现起到稳定尾流，抑制尾部筛动的作用。

发明内容

本发明的目的：本发明针对下滑飞行状态中，尾流作用于垂尾时，造成垂尾气动环境不稳定产生振荡的横向力，出现尾部筛动问题，提出一种排气管整形扰流片气动分析与设计方法，该设计方法能够起到稳定尾流，抑制尾部筛动的作用。

本发明的技术方案：为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提出一种直升机排气管整形扰流片设计方法，其特征在于，所述整形扰流片构型满足使排气管背风区光滑过渡到机身或减小背风面。

在一个可能的实施例中，具体包括如下步骤：

S1：建立二阶非定常显示流场求解模型并进行下滑状态模拟；

简化处理直升机机身模型并生成非结构网格，建立二阶非定常显示流场求解模型，并进行多组下滑状态模拟；

S2：进行机理分析，确定出尾部筛动的原因；

通过观测由步骤S1的下滑状态模拟所得的各组涡量云图，对比各组下滑状态垂尾侧向力系数C_CY和平尾垂向力系数C_PZ的波动量，确定得出尾部筛动的原因；

S3：确定设计方案评估的参考状态；

对比多组下滑状态的垂尾侧向力系数C_CY和平尾垂向力系数C_PZ，取垂尾侧向力系数C_CY和平尾垂向力系数C_PZ波动量均最大的下滑状态作为设计方案评估的参考状态；

S4：形成设计方案；

形成能够使排气管背风区光滑过渡到机身或减小背风面的整形扰流片构型设计方案；采用以下方案1或方案2：

方案1：过渡到薄片形状与尾梁蒙皮相接；