倾转四旋翼飞行器气动特性分析及设计研究

发布时间：2020-03-30 04:38

【摘要】：倾转四旋翼飞行器作为一种特殊的飞行器,兼备直升机垂直起降和固定翼飞机高速巡航的优点。在具备这些优点的同时,其独特的气动布局以及复杂的工作状态也带来了更多的气动干扰问题。本文针对某构型倾转四旋翼飞行器,首先采用计算流体力学方法进行计算,分析了其不同飞行状态下的气动特性;然后进行了气动布局改进研究;最后综合悬停和巡航效率对桨叶气动外形进行了优化设计。本文首先基于动量源方法建立了一套适用于倾转四旋翼飞行器的气动特性数值计算模型,通过算例验证了该模型在计算旋翼性能以及模拟旋翼对流场的干扰作用的有效性。然后基于已经建立的气动模型分析了倾转四旋翼飞行器在悬停、前飞和倾转过渡状态下的气动干扰规律。研究发现在悬停状态时,旋翼对机翼的向下载荷较大,通过使一段机翼随同短舱倾转可以有效降低向下载荷;在前飞状态时,前/后机翼和前/后旋翼错开的布局可以有效降低干扰产生的不利影响,前旋翼主要产生对前机翼的增阻作用,后旋翼主要对后机翼产生增升作用,旋翼/机翼的干扰使全机的升阻比有所下降,旋翼的效率有所提升;倾转过渡时旋翼的干扰使飞行器的升力和阻力都增大了,飞行器可以在旋翼悬停转速下完成倾转过渡。最后基于片条理论和遗传算法,以旋翼的悬停效率和巡航效率为目标函数,桨叶的弦长分布和扭转分部为设计变量,建立了倾转旋翼桨叶外形的优化设计模型,优化后的倾转旋翼的悬停效率增加了1.9%,巡航效率增加了1.5%。
【图文】：

飞行器,倾转,高科技战争,旋翼飞行器

XV-15 V-22图 1.1 倾转旋翼飞行器倾转四旋翼飞行器[1]，顾名思义，是具备四个可倾转旋翼的倾转旋翼类飞行器（图 1.2）。它融合了固定翼飞机和常规直升机的优点,除了同样具备倾转双旋翼飞行器垂直起降、空中悬停、巡航能力强、飞行速度快的优点，更加突出的地方在于其载重能力更强，安全性更好，因此必将广泛应用于未来的高科技战争和国民经济建设中。

旋翼飞行器,倾转,概念设计

倾转四旋翼飞行器气动特性分析及设计研究XV-15 V-22图 1.1 倾转旋翼飞行器转四旋翼飞行器[1]，顾名思义，是具备四个可倾转旋翼的倾转旋翼类飞行器（图了固定翼飞机和常规直升机的优点,除了同样具备倾转双旋翼飞行器垂直起降、力强、飞行速度快的优点，，更加突出的地方在于其载重能力更强，安全性更好应用于未来的高科技战争和国民经济建设中。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V211.52

【参考文献】