ZX-1型旋翼机高速型总体方案设计研究

摘要

为了让旋翼飞行器飞得更快,人们想出了种种方案,包括复合式直升机、ABC旋翼式、倾转旋翼飞行器和自转旋翼飞行器等。无论哪一种方案都要解决导致直升机不能飞得更快的根本因为--气流分布的不对称性导致的气流分离和激波问题,这两个关键问题阻碍了旋翼高速飞行。由于复合式、ABC旋翼式、倾转式都存在结构复杂及技术难度大等问题,结构简单且实用的自转旋翼飞行器开始受到人们的重视。
　　 本文通过对比分析几种旋翼类飞行器的优缺点,以ZX-1自转旋翼机总体技术方案为基础,通过减阻、增升措施,形成了一种具有众多优点的旋翼机高速型方案。旋翼机高速型方案与直升机相比,具有速度高、长航程、结构简单、维护方便、经济性好等优点；与固定翼飞机相比,旋翼机高速型方案又具有良好的低速性能,可以无需跑道的鹞跃起飞,同时,由于旋翼始终自转,旋翼机具有良好的安全性。
　　 本文研究分析了旋翼机高速型方案的气动布局,提出该方案总体设计过程中的关键技术难点。通过研究分析,采取减阻、增升等技术措施,最终完成了旋翼机高速型方案的气动布局设计。进行了旋翼机高速型方案的性能计算,证明了旋翼机减阻、增升的高速型方案是有效的、可行的。通过数值模拟分析计算了旋翼机高速型方案的机身气动特性,同时,为进一步完成旋翼机高速型方案的总体设计奠定了基础。
　　 分析研究了旋翼机高速型方案的飞行动力学特性,包括旋翼机高速型方案的平衡性、稳定性和操纵性,并完成了旋翼机高速型方案升阻特性的研究,从而进一步验证了旋翼机高速型方案的可行性。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外发展概况

1.2.1 国外发展概况

1.2.2 国内发展概况

1.3 本论文的研究工作

第二章 旋翼机高速型方案气动布局设计及飞行性能分析

2.1 引言

2.2 机翼设计

2.2.1 翼型的选取

2.2.2 机翼平面特征参数的选择

2.3 飞行性能分析

2.3.1 功率

2.3.2 速度

2.3.3 航程航时

2.3.4 升限

2.3.5 性能计算结果

2.3.6 飞行性能的进一步论证

2.4 本章小结

第三章 机身气动特性CFD数值模拟分析计算

3.1 引言

3.2 CFD技术简介

3.2.1 CFD技术的发展现状

3.2.2 CFD软件FLUENT简介

3.3 求解流程

3.4 机身几何模型与网格划分

3.4.1 几何模型的建立

3.4.2 网格生成概述

3.4.3 计算域及网格划分

3.4.4 计算的边界条件设置

3.5 风洞吹风试验

3.5.1 试验方案

3.5.2 试验模型设计

3.6 气动特性分析结果

3.7 结果对比分析

3.7.1 数值模拟计算和试验值的比较

3.7.2 加机翼前后状态的比较

3.7.3 收起落架前后状态的比较

3.8 本章小结

第四章 旋翼机高速型方案飞行动力学特性研究

4.1 引言

4.2 飞行动力学模型

4.2.1 旋翼模型

4.2.2 螺旋桨模型

4.2.3 平尾模型

4.2.4 垂尾模型

4.2.5 机身模型

4.2.6 运动方程

4.3 旋翼机配平计算及升阻特性研究

4.3.1 旋翼机配平计算

4.3.2 旋翼机升阻特性研究

4.4 旋翼机高速型方案稳定性分析

4.4.1 纵向稳定性

4.4.2 航向稳定性

4.4.3 横向稳定性

4.4.4 稳定性计算分析

4.5 旋翼机操纵响应计算分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文研究工作总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文