摘要：现有的基于各类统计模型的现代试验设计(MDOE)方法存在计算量大、建模较复杂导致整体风洞试验效率下降的不足。针对这一问题,本文提出一种将多项式响应面模型与现代试验设计相结合的优化设计方法。采用中心复合设计在自变量区间中划分试验点并进行风洞试验获取气动力,利用最小二乘法确定多项式待定系数,构建响应面模型,并进行方差分析及显著性检验,最后选取了5个传统单变量(OFAT)方法试验点检验响应面模型的拟合精度。结果表明,与传统单变量风洞试验方法相比,本文提出的基于多项式响应面MDOE的低速风洞试验方法具有建模容易、计算量较小、预测校准的优点,可使试验样本点减少50%左右,能够有效提升风洞试验效率。

摘要：主动控制是直升机旋翼振动控制技术未来发展的主要方向之一。文章针对国内外常用的桨叶后缘襟翼主动控制技术CTHHC和H_(∞)两种控制算法,对比验证各自的优缺点;以旋翼系统的幅频响应特性数据为基础,识别出旋翼系统的参数化模型,并确定针对该控制对象模型的两种不同算法的适合的控制参数。对模型计算得到的桨毂载荷数据进行仿真验证,通过对比分析论证了各算法的优点和缺点。最后结合仿真验证的结果为未来旋翼动力学主动控制试验算法的选择与控制参数调整提供支撑。

摘要：旋翼翼型的失速特性影响了直升机旋翼在前飞和机动工况下的气动性能。采用CFD数值模拟方法,对OA212、OA206两种不同厚度旋翼翼型的大攻角分离流场进行分析,分别展现了后缘分离和前缘分离两种分离形态,并从压力分布的角度解释了引发不同分离形式的流动机理。然后从流动机理出发,开展了两个旋翼翼型的关于提升最大升力的参数影响研究。结果表明,增加OA212翼型的前缘曲率并减小后部反弯度,可有效抑制后缘分离涡,进而提升最大升力;而对于薄翼型OA206,无法通过微调前缘有效改善前缘分离特性。

摘要：采用分离涡(DES)方法对地面效应下的多桨倾转旋翼飞行器的非定常气动特性展开了研究。采用运动嵌套网格方法和动量源模型相结合的方式对旋翼/机身/地面耦合流场进行了不同精细程度的模拟,并重点从速度场、涡量场以及非定常气动载荷特征角度分析了地效下多桨倾转旋翼飞行器气动载荷非定常波动的形成机理。结果表明:相同机翼上的两副旋翼存在非定常干扰,使旋翼拉力出现非定常波动,波幅达到12.9%;前、后旋翼桨尖涡向下运动与地面碰撞后,部分气流向上卷起,在前后机翼之间融合形成尺度更大的涡结构,该涡结构向上运动并被前、后旋翼重新吸入;此外,该涡结构在前后机翼之间前后移动,被前后旋翼吸入的时刻不一致,从而导致全机在俯仰方向力出现非定常载荷波动,波幅为37.7%。

摘要：为研究水平转弯状态的旋翼气动噪声特性,基于Camrad II计算得到的旋翼非定常气动载荷,采用Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程计算了旋翼气动噪声特性。在相同转弯半径下计算分析了前进比对旋翼气动力和噪声的影响;同时基于二级声辐射模型开展了地面声场计算。计算结果表明:旋翼拉力和桨涡干扰会对旋翼噪声产生影响,在某些工况下都可能起主导作用;合理地选择转弯状态可以降低旋翼噪声水平。当转弯半径为40 R时,左转弯状态最佳前进比为0.25,右转弯状态最佳前进比为0.2;不同前进比对应的最大地面等效连续声级差异能够达到7 dB。

摘要：运用分离涡(DES)与嵌套网格相结合的方式,对涡环状态下四旋翼飞行器的非定常气动载荷变化特征进行了研究。重点从四旋翼飞行器干扰耦合流场的涡量场、速度场等角度分析了多旋翼之间的气动干扰对涡环特性的影响及内在机理。结果表明:在悬停状态下及涡环状态前期,旋翼间的气动干扰使得各个旋翼的拉力产生明显的非定常波动,其波动幅值达到12%;进入涡环状态中期,由于旋翼之间区域内的涡结构发生干扰和耗散现象,在该区域内没有出现明显的环流,但在旋翼桨盘其他区域,脱落的涡结构向上卷起并被重新吸入,导致旋翼拉力减幅达到31%,且非定常波动幅度增大至16%;到了后期阶段,或称风车状态,相邻旋翼的桨尖涡相撞后拉伸并破裂,桨根涡也迅速破裂,在桨盘上方形成细碎的涡结构,导致旋翼非定常波动的周期明显增大,且拉力比悬停时增加41%。

摘要：压电叠堆是ACF智能旋翼中后缘襟翼的致动元件,其输出性能的好坏直接影响后缘襟翼的偏转效率。基于COMSOL Multiphysics有限元平台,对全电极和叉指电极两种构型的压电叠堆进行了参数化建模,对叠堆自由位移和阻塞力两种典型输出特性进行了仿真分析,并利用理论进行了校验。结果表明,基于参数化建模的压电叠堆有限元模型具有良好的准确性,其计算结果与理论模型计算结果基本保持一致;两种构型压电叠堆的输出特性随激励电压的变化都是趋于线性的;相同激励电压下,同横截面积的叉指电极型压电叠堆的自由位移小于全电极型,减小比例与各陶瓷层活性区面积的缩减比例一致,而两种构型叠堆的阻塞力大小相当,叉指电极的尺寸缩进不会使得阻塞力明显降低。

摘要：针对四旋翼飞行器非线性、强耦合的特点,设计了一种PID-IADRC轨迹跟踪控制器。首先建立四旋翼飞行器的非线性数学模型;然后内环姿态环设计一种改进型自抗扰(IADRC)控制器,利用双曲正切函数对传统的自抗扰控制器(ADRC)的各环节进行了简化;外环位置环采用PID控制实现四旋翼轨迹跟踪;最后通过数值仿真验证所设计控制器的有效性。结果表明,PID-IADRC控制器相较于传统的PID控制器,参数整定的难度得到了降低,而且控制精度得到了提升。

摘要：对双推力复合式高速直升机开展了悬停状态全机气动干扰特性计算研究。采用基于动量源的CFD方法完成悬停状态全机配平和旋翼、螺旋桨、机身部件的全机组合与两两组合以及孤立状态的流场数值模拟;对计算结果进行性能对比和流场分析,得到各部件之间的干扰机理。结果表明:悬停状态下机身和机翼对旋翼下洗的阻塞作用使旋翼拉力增大,在两侧螺旋桨作用下旋翼拉力进一步增大4.2%,悬停效率提高4%;机身受到旋翼下洗产生的向下载荷,又由于右侧螺旋桨滑流作用,机身所受向下载荷进一步增大;两侧螺旋桨受旋翼下洗流作用,拉力明显增大,但由于机翼的干扰作用,全机下左侧螺旋桨拉力减少0.8%,右侧螺旋桨拉力提高45.6%。