光机身对直升机气动特性影响比较大,准确地获得光机身的气动特性数据对直升机的内部系统布置与减阻设计具有重要作用。首先对三种不同类型的直升机光机身的气动特性进行CFD计算,之后分别采用增量法和比例法分析了计算结果与风洞试验结果之间的相关性。结果表明,光机身气动特性的CFD计算值与风洞试验结果的变化趋势一致。当攻角或侧滑角变化时,两者的差值变化比较大;但是在大部分攻角或侧滑角范围内,两者的比值在某个固定值附近。研究结果可为直升机光机身气动特性计算方法选取和计算结果修正提供一定的参考。

基于滑移网格模型,通过求解三维非定常N-S方程,数值研究了涵道螺旋桨气动性能随螺旋桨桨盘位置的变化规律。结果显示:涵道螺旋桨总拉力和总气动效率都大于普通螺旋桨,但涵道内螺旋桨拉力小于普通螺旋桨;随着桨盘位置逐渐向涵道后端靠近,涵道内螺旋桨拉力先减小后增大,涵道附加推力先增大后减小;涵道螺旋桨总拉力受涵道附加推力影响较大,涵道附加推力主要由涵道内壁面决定;当桨盘在涵道型面最大厚度区域的中间位置,涵道内壁面桨盘前低压区最小,桨盘后高压区面积较大,此时涵道附加推力最大,使得涵道螺旋桨总拉力最大。

基于滑移网格模型,通过求解三维非定常N-S方程,分析涵道螺旋桨与普通螺旋桨的力学特性与流场分布特性,研究了侧风对涵道螺旋桨气动性能的影响。涵道螺旋桨总拉力随风向变化规律与普通螺旋桨相同,都随风向方向增大先增大后减小,最大值在风向为105°~120°区间。随着风向方向逐渐增大,螺旋桨前进速度逐渐减小使得螺旋桨拉力增大,侧风会降低桨叶气动性能使得螺旋桨拉力减小。侧风会产生侧向阻力,涵道会产生更大的侧向附加阻力,使得涵道螺旋桨总附加阻力大于普通螺旋桨。有侧风时,普通螺旋桨与涵道螺旋桨的拉力都随时间呈周期性变化,但涵道螺旋桨总拉力随时间变化幅度更大。

采用高精度、高效的CFD(计算流体力学)方法求解旋翼流场,在获得准确的流场信息的基础上,噪声计算采用基于声类比法的FW-H方程进行求解。利用算例对气动噪声预估方法进行了验证,针对带不同下反角度桨尖旋翼的悬停状态和前飞状态的气动噪声进行了对比计算分析,着重开展了下反角为0°、20°和45°的三副旋翼的近场噪声及地面噪声计算分析,结果表明,下反桨尖具有降噪效果,能够在一定程度上抑制旋翼气动噪声。

某型无人直升机机身左右两侧的组合外挂体由挂梁、挂架、导发架和导弹四部分组成。采用CFD计算方法对组合外挂体的气动特性进行了数值计算,计算状态包括不同的导弹发射安装角和机身侧滑角以及无挂载状态,计算过程中考虑了机身、主桨毂、尾梁和平垂尾等部件的气动干扰。结果表明导弹对组合外挂体气动特性的影响很大,组合外挂体的升力、俯仰和滚转力矩随导弹发射安装角的改变呈线性变化趋势;无人直升机转弯飞行或遇到侧风以及挂载导弹时,组合外挂体对无人直升机的气动特性影响更大。研究结果可为无人直升机选择合适的武器外挂形式与安装角以及估算外挂组合体的气动特性提供有用的参考。

介绍了军用直升机振动与噪声的来源、传播途径及危害，重点论述了当前国内外军用直升机振动与噪声控制技术的原理及应用情况，对未来军用直升机振动与噪声控制技术的发展前景进行了展望。

采用高效的自由尾迹方法求解旋翼流场,在获得旋翼桨叶气动载荷的基础上,利用基于紧致源模型的FW-H方法进行旋翼载荷噪声计算。旋翼厚度噪声预测方面,使用三维网格对桨叶外形进行描述以提高精度。基于建立的旋翼气动噪声预测方法,开展了旋翼操纵量(总距、周期变距)、桨叶挥舞运动以及轴倾角等旋翼运动参数对气动噪声的影响分析。重点针对典型桨-涡干扰状态,分析了参数对桨-涡干扰(BVI)噪声指向性的影响规律。结果表明,旋翼运动参数尤其是桨叶周期变距运动,对气动噪声特性的影响较大,获得准确的桨叶运动参数和旋翼轴倾角是提升噪声预测精度的途径之一。

采用基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的CFD方法和运动嵌套网格技术,建立了共轴刚性旋翼/机身气动干扰分析方法,并采用风洞试验数据进行了验证。计算分析了不同总距下共轴刚性旋翼与机身间的气动干扰特性。结果表明,随总距增加,旋翼拉力逐渐增大,但由于旋翼和机身的相互干扰现象,旋翼和机身的拉力总和降低。这是由于受旋翼下洗流影响,机身会产生较大的呈四阶变化负升力,导致总拉力降低。此外还发现,在机身干扰作用下旋翼非定常拉力峰值显著增大,桨盘平面诱导速度分布更加不均。

基于滑移网格模型,通过求解三维非定常N-S方程,数值研究了涵道螺旋桨非定常旋转流场特性,比较研究了普通螺旋桨与涵道螺旋桨的推力、压力、流线等的分布规律,分析了涵道螺旋桨的气动机理。结果显示,虽然涵道螺旋桨产生的拉力小于普通螺旋桨,但涵道会产生附加推力,所以涵道螺旋桨总拉力大于普通螺旋桨,且总扭矩较小,因此气动效率更高。涵道提高螺旋桨气动效率的机理主要有三点一是减小了滑流速度,螺旋桨产生的推力减小,但滑流损失降低;二是涵道减小了滑流区域环向诱导速度,从而减小了滑流区静压损失;三是涵道改变了螺旋桨桨尖绕流特性,消除了桨尖分离涡和叶素表面分离涡,从而增大桨尖部位叶素升阻比。

液压阻尼器是某型机旋翼研制中的关键元件。本文根据直8液压减摆器性能试验结果拟合出直8型机液压阻尼器力—速度曲线获得直8型机液压阻尼器定压活门开启速度;采用数值仿真方法对直8液压阻尼器和某型机液压阻尼器轴向速度进行了计算;采用薄壁小孔等效阻尼系数计算公式对直8液压阻尼器和某型机液压阻尼器节流片节流孔面积进行了计算;同时进行了某型机液压阻尼器补油装置油液体积的计算。上述计算方法和计算结果可为某型机液压阻尼器结构设计提供依据。