共轴刚性旋翼高速直升机配平及旋翼系统气动特性研究

吴裕平，习 娟，范 俊

(1.中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001；2.陆军航空兵研究所，北京 101121)

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相对于单旋翼带尾桨式常规直升机，共轴刚性旋翼高速直升机采用共轴双旋翼及尾推桨的复合构型，既保持了直升机固有的悬停和低速性能，又充分利用了旋翼前行侧动压大的优势，升力几乎只由前行侧提供，同时采用尾推桨作为辅助推进装置，从而实现高速飞行。美国西科斯基飞机公司研制的X2技术验证机是该构型高速直升机的典型代表，2010年,X2飞行速度达到463km/h。

共轴刚性旋翼高速直升机的气动面多，操纵复杂，在垂直起降、悬停和低速飞行状态下，通过操纵旋翼总距、纵横向周期变距和差动角以直升机模式飞行。在中高速飞行状态下，升力由旋翼产生，通过操纵尾部推进桨桨距、升降舵、方向舵，并结合旋翼操纵，来保持平衡，实现稳态飞行[1]。

高速直升机由于要考虑高速飞行，所以需要采用不同于常规直升机的桨叶气动外形设计，旋翼气动特性呈现出较大的差异。在90°方位角处且靠近桨尖的位置会出现较强的激波；在270°方位角处且靠近桨根的位置会出现较强的反流，且会产生负升力。文献[2]对高速旋翼流动机理、桨叶压力和流场细节开展了研究。

随着美国S97技术验证机的研制，国内外掀起了高速直升机技术研究的高潮。基于CFD方法，国内研究了共轴刚性旋翼的气动干扰特性[3]，分析了高速直升机机身、双桨毂的流场特性[4]，并针对高速直升机的反流区较大的特点，开展了其对旋翼气动特性的影响研究[5]。……