原作信息

Hover Performance Measurements Toward Understanding Aerodynamics Interference in Coaxial, Tandem, and Tilt Rotors

Author info:

- Manikandan Ramasamy

- Research Scientist

- UARC-NASA Ames Research Center

- Moffett Field, CA

主要工作內容

- 對懸停狀態下的多旋翼系統進行了一系列的氣動干擾測量試驗。

- 單旋翼系統的測量試驗的變數包括旋翼拉力、槳尖速度、槳葉數量（2片或者6片）[單旋翼系統的試驗主要是為了作為對照組]。

- 多旋翼系統的配平條件是——雙旋翼扭矩平衡。

-多旋翼系統的測量試驗的變數包括旋翼垂直軸間距、槳葉扭轉分布、旋翼旋轉方向，該試驗主要研究了上述參數變化對系統性能的影響。

關鍵科學問題

1. 多旋翼系統懸停時氣動干擾現象是如何影響懸停性能的？

2. 多旋翼之間的氣動干擾對性能有多大的影響？

主要貢獻

1. 對典型多旋翼系統的懸停氣動干擾問題進行了試驗研究，對各參數對干擾的影響進行了量化工作；

2. 為下一代多用途旋翼飛行器的研製提供了一系列試驗數據支撐。

精彩圖表

有益結論

- 常規共軸旋翼的懸停效率要比同實度的單旋翼高出9%左右；

- 共軸雙旋翼的氣動干擾相比於無干擾的雙旋翼，其誘導功率大約增大了20%；

- 由於上旋翼尾流的影響，下旋翼在1.5倍直徑的垂直間距下仍比單旋翼多需要60%的誘導功率，但是這個值會隨著垂直間距減小而變小，當垂直間距只有0.05倍直徑的時候，多出的誘導功率縮小為37%；

- 當上下旋翼間距小於0.75倍直徑的時候，下旋翼對上旋翼也產生了不利的影響，而且該影響隨著垂直間距的減小而加大，在0.05倍直徑的時候，下旋翼導致上旋翼多出了23%的誘導功率；

- 大拉力的時候，上旋翼的尾流可能會導致下旋翼的失速，而小拉力的時候，就可能不導致失速，該差異導致垂直間距對旋翼性能的影響還與拉力等其他因素有關。

研究展望

- 理論方法比較簡單，針對懸停狀態尚且還可以，如果有前飛狀態的話，可能還存在其他問題；

- 是否考慮剛性旋翼和常規旋翼的異同，畢竟整篇意圖面向的對象是下一代多旋翼飛行器，其旋翼多用剛性旋翼；

- 但是本文認為其旋翼已經類似於剛性旋翼。

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