直升机/涡轴发动机一体化安装气动性能研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LinChu41
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现代直升机设计过程中,直升机/涡轴发动机一体化性能属于核心问题之一。本文选取ROBIN机身为基准模型,采用数值模拟方法,研究了涡轴发动机安装影响以及一些典型状态下直升机/涡轴发动机一体化气动性能。首先利用相关程序完成了ROBIN机身的几何建模,将NACA0012选为旋翼的翼型,建立了机身/旋翼模型。采用动参考系方法计算了孤立旋翼算例,并与实验结果比较,验证了该方法用于旋翼流场的可行性;初步进行了机身/旋翼模型的流场计算和分析。编写了涡轴发动机设计点计算程序,根据程序确立涡轴发动机设计点的性能参数,利用设计点发动机性能参数完成了对发动机进排气流道的设计。其次,研究了悬停与前飞状态下动力安装的影响以及发动机安装位置的影响。结果表明:发动机安装后在进气口附近产生低压区,从而导致机身升力与阻力同时上升;由于吞入旋翼下洗流,悬停状态下的进气道总压畸变DC60高于前飞状态下的值;受来流影响,前飞状态下的喷管总压损失系数比悬停状态高。发动机安装位置对直升机一体化流场的影响较为复杂,机身气动性能参数在悬停与前飞下沿安装位置改变时并非单调变化。本文随后研究了侧滑状态的影响。结果表明:侧滑时机身下表面出现低压区,机头迎风侧高压区与背风侧低压区范围明显;随着侧滑角增大,迎风侧高压区向下游发展,而背风侧低压区范围显著增大。随着侧滑角从0°到60°的变化过程中,机身升力下降,侧向力增加,阻力先升后降;气流进入机身背风侧进气道之前会产生大尺度的涡结构,导致背风侧进气道总压损失系数、总压畸变DC60均大幅升高;发动机迎风侧喷管受来流干扰强烈,喷管总压损失系数、静压比均上升。最后,研究了单发失效的影响。结果表明:单发失效时由于机身两侧流场分布不均,致使机身侧向力、滚转力矩、偏航力矩的大小同时上升。
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