[發明專利]一種直升機旋翼渦環狀態改出試驗地面模擬方法

有效

• 申請號: 202110746565.4
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113252284B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 袁紅剛;黃明其;楊永東;彭先敏;章貴川
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;B64F5/60
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 古波;孫杰

本發明涉及一種直升機旋翼渦環狀態改出試驗地面模擬方法，屬于風洞試驗技術領域；本發明主要基于國內F5米立式風洞及其配套研制的直升機垂直升降試驗臺，率先提出一種當直升機旋翼處于渦環狀態時，通過旋翼總距的快速拉起，模擬渦環改出的試驗方法，使得試驗流程規范化，根據獲得的渦環改出前后旋翼氣動特性的變化規律，可以取得一些有意義的成果，用以指導飛行員在旋翼進入渦環狀態后如何及時安全改出。

技術領域

本發明屬于風洞試驗技術領域，具體涉及一種直升機旋翼渦環狀態改出試驗地面模擬方法。

背景技術

從直升機早期應用開始，人們就發現其在垂直下降或陡下滑時，若操縱不慎，陷入一種紊亂的流場之中，致使直升機顛簸，快速下跌，操縱失靈。如果沒有足夠的高度和及時正確的改出措施，就會造成墜地撞毀事故。其物理實質就是垂直下降及陡降中，旋翼尾流被下降相對氣流吹回，在某一下降率范圍內形成渦環，旋翼處于不穩定的大氣泡中，旋翼攪動大氣泡內的空氣，其升力減小、不穩定，且不隨功率而增大。該氣泡時破、時合，直升機在搖擺顛簸中快速下降，操縱失效，此時即處于渦環狀態。

渦環狀態是直升機所固有的一種危險狀態，危及飛行安全。從直升機誕生之日起，由于陷入渦環而引發的直升機事故就十分頻繁，即使是幾十年后的今天，與渦環現象有關的飛行事故仍時有發生。為了對渦環現象進行定量分析，人們試圖建立能反映其物理本質的數學模型。以往的研究是建立在滑流或渦流理論基礎上的，但由于渦環狀態的旋翼流場非常復雜，至今在理論上仍沒有公認的計算方法，更加復雜的理論模型也并未使計算結果得到相應的提高。由此人們逐漸把渦環狀態研究方法轉向了模型試驗研究。

中國空氣動力研究與發展中心低速空氣動力研究所黃明其等人開展了旋翼模型垂直下降狀態氣動特性風洞試驗研究，以及旋翼渦環狀態氣動特性和參數變化的風洞試驗研究，南京航空航天大學的辛宏等利用直升機旋翼動力學重點實驗室的旋臂機對直升機垂直下降的渦環狀態開展了試驗研究，南京航空航天大學的陸洋等對直升機渦環狀態邊界進行了飛行試驗研究，這些試驗研究都極大程度地促進了直升機界對垂直下降飛行以及渦環狀態的認識。但是，上述研究只是了解掌握直升機渦環現象的氣動特征及發生條件，對如何模擬渦環狀態的改出方面尚未研究，不能夠給飛行員必要的操縱指導，并使其在進入渦環狀態后能夠及時安全改出。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種直升機旋翼渦環狀態改出試驗地面模擬方法，通過試驗獲得渦環改出前后旋翼氣動特性的變化規律，指導飛行員在旋翼進入渦環狀態后如何及時安全改出。

本發明采用的技術方案如下：

一種直升機旋翼渦環狀態改出試驗地面模擬方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，開展懸停試驗，獲取旋翼拉力系數與總距的變化規律，確定試驗要求的不同拉力系數所對應總距操縱值；

步驟2，在旋翼垂直下降狀態，啟動旋翼試驗臺，使旋翼轉速升到工作轉速，操縱旋翼使槳距角達到懸停狀態下指定的試驗拉力系數對應的總距操縱值，風洞開車，然后調整風速到不同的試驗值，并采集數據，獲取每個對應風速下的旋翼氣動載荷，完成后，將風速逐漸減小到零，旋翼操縱角回零，旋翼試驗臺停車；

步驟3，根據步驟2獲取的旋翼氣動載荷隨風速的變化曲線，確定在步驟2中的試驗拉力系數下渦環的最嚴重狀態,獲取旋翼拉力和功率損失最大時對應的風速值；

步驟4，開展渦環狀態下旋翼總距快速拉起試驗，旋翼垂直下降狀態下，啟動旋翼試驗臺至工作轉速，操縱旋翼總距至試驗拉力系數對應的操縱值，風洞開車，風速調整步驟3所確定的風速值，穩定后采集數據，獲取渦環狀態最嚴重時的旋翼氣動載荷數據，然后以試驗調節速率操縱旋翼總距，同時同步采集氣動力相關數據，獲取旋翼總距的快速拉起過程中氣動載荷隨時間的變化特性；