摘要
因微型旋翼飞行器具有特殊的飞行性能和潜在的应用背景,正越来越受到各国军方和民用部门及科研人员的重视。然而,由于尺寸、重量、续航时间等条件严格的限制,微型旋翼飞行器的发展面临着许多技术难题,其中微型旋翼的空气动力学其最为根本的技术瓶颈之一,也是当前受到广泛关注的热点之一。微型旋翼作为微型旋翼飞行器的升力面及操纵面,其气动特性直接影响飞行器的性能、操纵性及效率,准确预测微型旋翼的气动特性具有十分重要的意义。本文使用了实验、理论计算,CFD模拟技术等方法对微型旋翼翼型及桨叶在低雷诺数下的空气动力学特性进行系统性研究,建立了一套计算、分析微型旋翼气动特性的研究分析方法。 翼型低雷诺数气动特性的计算是微型旋翼气动特性计算的基础,本文首先建立了翼型的低雷诺数气动特性计算的CFD方法,对翼型在低雷诺数环境下的气动特性进行了计算分析,并对适用于微型旋翼应用的薄圆弧翼型的几何特性对气动特性的影响做了分析比较。接着,利用动量-叶素理论方法,结合低雷诺数下微型旋翼桨叶翼型气动特性,建立了微型旋翼悬停状态下的气动特性计算方法。然后研制了相应的微型旋翼悬停性能实验设备,对微型旋翼悬停状态下的气动特性进行了测定,完成了计算方法的实验验证。最后,使用了CFD技术对微型旋翼悬停的三维流场进行了模拟。 通过计算结果与实验结果的对比,验证结果证明本文的微型旋翼气动特性计算模型是可靠的。本文建立的微型旋翼气动特性的分析方法的方法简单,精度较高,便于工程应用,为后续的高效的微型旋翼的设计工作提供了理论基础。
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