分布式涵道风扇喷流对后置机翼的气动性能影响

张阳，周洲，郭佳豪

西北工业大学 航空学院，西安 710072

随着无人机气动布局的深入研究，垂直起降(Vertical Take-Off and Landing, VTOL)固定翼无人机以其方便起降、高速巡航的优势受到越来越多的关注[1-3]，极具代表性的有德国“百合”无人机、XV-24“雷击”无人机、NASA的GL-10验证机、XC-142A运输机等多种型号。以上型号无人机普遍采用分布式电推进(Distributed Electric Propulsion, DEP)来提供无人机垂直起降的升力，而DEP系统在近年来也成为研究热点，被认为是下一代飞行器设计最具潜力的动力布局形式之一。DEP无人机利用推进-气动耦合效应大幅改善空气动力特性，减小机翼面积从而降低结构重量，推进器无高压涡轮叶片且通过功率的分散可进一步减缩气动噪声总声级，分布式推进系统结合推力矢量技术可为无人机提供直接力控制从而降低飞机对尾翼和操纵舵面的依赖，多推进器的冗余能提供更可靠的推力保障，因而较传统电推进无人机具有更高的气动效率、载运能力、环保性以及在飞行控制与推力提供方面的鲁棒性[4-6]。

在无人机垂直起降的过程中，零速度来流问题导致的升力部件失效一直是VTOL技术的研究重点，而分布式电推进以其强烈的喷流提供了起飞状态下较高的气流速度，从而使升力部件产生可供垂直起降的气动力。但同时复杂的喷流效应也非常显著，其尾流通常带有切向和径向的速度分量，并且由于涵道桨毂的存在，气流扰动更加强烈，柱状喷流截面的压力、速度分布等非线性现象显著，也由此引起了雷诺数和湍流度的多变性[7-8]。……