[发明专利]一种全动平尾直升机机身纵向气动特性试验及分析方法

说明书

本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种全动平尾直升机机身纵向气动特性试验及分析方法。本发明包括如下步骤：在旋翼轴倾角为零的状态下，采集零读数，并储存；试验台启动，将旋翼模型转速升到工作转速，然后开启风洞并将风速调节到给定试验值；操纵主轴倾角到试验值，待该试验状态稳定后，通过机身天平采集机身模型的试验数据；改变风速和旋翼轴倾角到下一个试验状态；待风速和旋翼转速完全归零后，完成试验，随后分析了全动平尾对机身纵向气动特性的影响程度、全动平尾对机身纵向气动特性的影响规律及全动平尾操纵规律。本发明提供了一种全动平尾直升机机身纵向气动特性试验及分析方法。

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种全动平尾直升机机身纵向气动特性试验及分析方法。

背景技术

直升机在前飞过程中，当机身迎角增加时，前飞相对气流在垂直旋翼旋转平面的分速度随之增加，从而引起桨盘后倒，产生附加抬头力矩，使机身迎角进一步增加，此时机身迎角处于静不稳定状态。为此，通常在直升机上安装有水平尾面，以改善直升机在前飞时的迎角静稳定性，进而改善直升机纵向操纵性及稳定性。

常规构型直升机一般都带有不大的水平尾面且安装角恒定，但对于重心位置比较靠后的直升机，需采用面积较大的平尾以获取良好的纵向静稳定性。然而，大面积的平尾在悬停和小速度前飞时，受旋翼下洗流影响较大，其升力系数出现突变，使机身俯仰力矩出现突增。因此，在设计时一般采用安装角可调的全动平尾，在低速前飞时可利用平尾角度的变化削弱此时平尾对直升机姿态的负面影响，从而改善直升机在低速飞行时的纵向静稳定性。

由此可见，直升机平尾是影响直升机机身纵向气动特性的重要部件，其尾面面积、安装位置、安装角对直升机的气动特性、操纵稳定性均会产生重要影响，因此，有必要开展直升机机身纵向气动特性风洞试验研究。一方面，全动平尾的尾面面积较常规平尾更大，试验过程中状态变量的变化使得气动载荷变化更为明显，因此，该试验对试验台及试验模型的整体刚度、模型安装位置准确度、测量装置量程及准度均提出了更高的要求；另一方面，全动平尾作为在直升机飞行过程中改变其纵向特性的一种装置，需要准确获取其纵向气动载荷随平尾安装角变化的规律，从而为直升机飞行操纵量设计提供参考。因此，为准确获取全动平尾对机身纵向气动特性影响程度及影响规律，进而获得全动平尾的操纵规律，本发明提出了一种全动平尾直升机机身纵向气动特性试验及分析方法，为全动平尾直升机优化设计、电传操纵设计提供强有力的风洞试验数据及方法支撑。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种全动平尾直升机机身纵向气动特性试验及分析方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种全动平尾直升机机身纵向气动特性试验方法，其中，机身模型分为两种布局：a、无平尾构型，b、有平尾构型，具体包括如下步骤：

S1：将旋翼模型和机身模型安装于旋翼机身组合模型试验台；

S2：对于机身布局a，直接执行步骤S3；

对于机身布局b，将全动平尾部件安装于机身尾梁处指定试验区域，设定平尾初始安装角为0°；

S3：在旋翼轴倾角为零的状态下，采集零读数，并存储；

S4：试验台启动，将旋翼系统转速升到工作转速，然后开启风洞并将风速调节到给定试验值，同时操纵旋翼系统总距、横向周期变距和纵向周期变距，使旋翼系统俯仰力矩和滚转力矩均控制在安全阈值内；

S5：操纵旋翼轴倾角到试验值，待该试验状态稳定后，通过机身天平采集机身模型的试验数据：机身升力系数C_fyf、机身俯仰力矩系数C_mzf；通过平尾天平采集平尾模型的试验数据：平尾升力系数C_fyh和平尾俯仰力矩系数C_mzh；处理并输出结果；