螺旋桨滑流效应 - 360文档中心

螺旋桨滑流对全机气动特性的影响研究

性影响的试验研究[J]. 科学技术与工程,2015,15(15):214217. [3] 王勋年. 低速风洞试验[M]. 北京: 国防工业出版社,2002.
作者简介：王光利，男，硕士，高级工程师，研究方向为空气动力学。
3 -0.0203 -0.0013 -0.0010
3.1 试验结果分析试验结果表明，受螺旋桨动力的影响，使升力线斜率、
最大升力系数和阻力系数增加，且随着拉力系数的增加而增大；全机纵向静稳定性随拉力系数的增加而降低；侧力导数绝对值增加，随拉力系数的增大而增大；横向静稳定性和航向静稳定性随拉力系数的增加而减小。 3.2 机理分析
表 1 双发带动力纵向试验结果
襟翼偏度 /°
试验
风速 / (m•s-1)
Tc
Cyα
mzcy
Cx0
Cymax
Kmax
无动力 0.1193 -0.2550 0.0552 1.9890 14.20
0 0.1224 -0.1836 0.0593 2.0808 13.01 15 30
0.15 0.1346 -0.1530 0.0727 2.3970 11.59
该方法是给定一个拉力系数后，在全部试验迎角范围内固定不变。也就是说，在试验中虽改变迎角但不改变螺旋桨的转速。主要试验步骤如下。
（1）根据所模拟的飞行状态计算飞机的 Tc ～ Qc 曲线
和 Tc ～ λ 曲线。（2）试验风速尽可能得大，以满足试验雷诺数要求，
螺旋桨模型的桨盘直径确定后，根据所需用的最大螺旋桨转速，根据前进比公式可计算出试验风速。
（1）动力对升阻特性的影响：直接影响是螺旋桨拉力在 Y 轴方向的投影对升力的贡献；间接影响是螺旋桨滑流掠过的部件使全机升力系数和阻力系数增加。

螺旋桨滑流对水平尾翼气动特性的影响_曾卓雄

收稿日期：基金项目：作者简介： 2015-12-03 ；修订日期： 2016-02-03 国家自然科学基金（ 51066006 ； 51266013 ）；航空科学基金（ 2013ZB56004 ） mail： zengzhx@ 163． com）．曾卓雄（ 1972 —），男，教授，博士（通讯作者． E492
表1 Table 1 v0 / （ km / h） 100 n / （ r / min） 4 766 有（无）动力计算模型的计算参数 Numerical parameters with and without power λ 0． 7 Ma prop-tip 0． 38 Ｒe prop 168 000 Ｒe uav 630 000
（ a）有动力（ a） With power 图1 Fig． 1 计算模型
（ b）无动力（ b） Without power
The computational geometric model
有动力计算模型的计算参数如表 1 所示．由于该模型的双发螺旋桨向内对转运动且仅以攻角的变化作为自由来流变量，无侧滑角，因此在机身中心平面的左右两端具有对称性，仅需计算全机模型的一半．
Stokes 方程，对于螺旋桨的非定常运动，采用粘性非定常可压缩的 Navier以螺旋桨每转动 5° 为 1 个时间步，即 Δt = 0 ． 000 175 s．应用Ｒealizable kε 湍流模型求解湍流粘度 μ t ，时间项为二阶中心差分，对流项为二阶中心差分，扩散项为二阶迎风差分．边界条件分别为：远场边界条件、壁面边界条件、对称面边界条件．采用商用软件 Fluent 进行计算，进行网格数无关性验证．计算结果进行了统计时间平均．

螺旋桨滑流影响的研究进展

于螺旋桨气动设计中。后来很多学者。。又将螺旋
桨涡流理论进一步发展，义地说，旋桨涡流理广螺
论包括两个问题，是桨叶涡系的分析，为内部一称
问题；二是桨叶尾迹的分析，为外部问题引。称
内部问题即桨叶涡系描述，根据升力线或升力面是
尾迹＇自由尾迹三类巧和。
第一作者简介：尚斌，。Ｅｍｉ５３１７１ｑｃｒ李男－ａ：８０３＠ｑ．ｏ。ｌ６ｎ
理论方法已经对滑流机理做出了很好的解释，
科
学
技
术
与
工
程
ｌ２卷
一
输入功率；
７一螺旋桨率。７螺旋桨飞机带动力（流）验有直接模拟和滑实间接模拟两种，者要求模型与实物所有相似参数前
中图法分类号
Ｖ１．４；２１４
文献标志码
Ａ
飞机是以螺旋桨飞机为起点，随着喷气式飞机的出现，各国热衷于喷气式飞机的研究 ¨ 。但螺Ｊ旋桨飞机拉力大、燃油效率高的优点，使其在这个经济社会重新为人们所重视Ｊ以Ｃ３。１０和Ａ０４０
旋桨涡流理论模型，Ｐａｄｌ将ｒｎｔ的有限翼展理论应用
理论方法、实验方法和数值计算方法三种。本文分
别讨论了这三种方法的研究进展，做了一些总并
结，希望对螺旋桨滑流研究人员有一定参考价值。

高空长航时无人机螺旋桨滑流效应影响研究

Ａｅｒｏｓｐａｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕａｔｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉｐｌｅＲｅｆｅｒｅｎｃｅＦｒａｍｅ（ＭＲＦ）ａｓｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
ｍｏｄｅｌｗａｓｐｒｅｓｅｎｔａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．ｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓｌｉｐｓｔｒｅａｍｅｆｆｅｃｔｏｎＨＡＬＥＵＡＶｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｔｈｒｅｅ．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＩｔｉＳｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｌｏｆｗｉｅｆｌｄｏｆｔｈｅＭＲＦｍｏｄｅｌｉＳｇｏｏｄｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｒｕｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒｌｏｆｗ．ａｎｄＭＲＦｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｓｉｍｕｌａｔｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｏｎｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔ．ＴｈｅｓｔｒｅａｍｔｒａｃｅｓｏｎｔｈｅＶ．ｔａｉｌｓｕｆａｒｃｅｗｅｒｅｄｅｌｅｆｃｔｅｄａｎｄｓｈｒａｎｋ，ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎ

低雷诺数螺旋桨滑流对机翼气动特性的影响研究

低雷诺数螺旋桨滑流对机翼气动特性的影响研究孙凯军;包晓翔;付义伟【摘要】深入研究低雷诺数滑流对机翼的影响,能够推进临近空间低速流动机理性研究,提供可靠的气动参数.参考某太阳能无人机,建立单螺旋桨计算模型,采用两叶螺旋桨,通过ICEM网格软件生成具有两个计算域的高质量结构网格,应用滑移网格边界条件,对模型进行数值模拟;分析低雷诺数螺旋桨滑流的发展和机翼在滑流作用下的非定常气动特性,研究不同螺旋桨位置对机翼气动特性的影响,计算结果表明螺旋桨滑流会很大程度地改变机翼表面压力分布和沿翼展的升力分布,对机翼升阻特性有显著影响,同时螺旋桨滑流可以抑制机翼表面层流分离泡的产生.【期刊名称】《航空工程进展》【年(卷),期】2018(009)004【总页数】9页(P577-584,622)【关键词】低雷诺数;螺旋桨滑流;滑移网格;N-S方程;非定常数值模拟;层流分离泡【作者】孙凯军;包晓翔;付义伟【作者单位】中国航天空气动力技术研究院彩虹无人机科技有限公司,北京100074;中国航天空气动力技术研究院彩虹无人机科技有限公司,北京 100074;中国航天空气动力技术研究院彩虹无人机科技有限公司,北京 100074【正文语种】中文【中图分类】V211.30 引言随着科学理论、工程设计与制造技术的不断发展，超长的滞空能力成为现代无人机发展的一个重要方向，此类飞行器以太阳能无人机为典型代表，其在总体上的首要设计目标是提高飞行器的巡航高度及实现飞行器的超长滞空目标，并以这两项性能为基础，实现包括侦察、通信、科研、预警等在内的诸多军用、民用用途。

螺旋桨推进系统[1]由于其高效率、重量轻、高空稀薄空气条件下具备长期运行可靠等特点，作为太阳能无人机的主要推进装置。

螺旋桨对飞机的干扰[2-4]主要表现在螺旋桨滑流对机翼气动特性的影响，这种影响通常是非常显著的。

从20世纪30年代开始，国外飞机设计师就开始了理论与试验研究，R.J.Kind等[5-8]采用风洞试验研究不同螺旋桨转速对低雷诺数机翼气动特性的影响，通过流场显示技术观测机翼表面转捩的情况。

滑流与机翼结冰

螺旋桨滑流（propeller slipstream ）对机翼结冰影响螺旋桨几何桨距与有效桨距之差称为螺旋桨的滑流。

滑流的大小反映了螺旋桨在工作过程中，对流过它的介质的压缩程度，也就是螺旋桨对流过它的介质的作用力（气动力）的大小，该力的轴向分力就是螺旋桨产生的拉力，所以滑流的大小影响拉力的大小。

桨距（pitch ）•螺旋桨桨距分为几何桨距和有效桨距两种。

•几何桨距–是指在不可压缩介质中，螺旋桨旋转一周飞机向前移动的距离，用符号H 表示；•有效桨距–是指螺旋桨旋转一周，飞机向前移动的实际距离，用符号Heq 表示。

•飞行速度和有效桨距的关系： 60eq H nV™桨距和滑流ƒ滑流L （slipstream ）•几何桨距和有效桨距之差：•它反映了螺旋桨对流过的空气的压缩程度。

螺旋桨旋转时，桨叶拨动空气，一方面使空气向后流动另一方面又使空气顺着螺旋桨旋转方向扭转流动，这种由于螺旋桨的作用使气流加速和扭转叫螺旋桨的滑流。

洛克希德公司的C-130“大力神”（Hercules）Figure 1“蓝天使”表演队的“胖阿尔伯特”飞行中，当螺旋桨的扭转气流打在飞机垂直尾翼的一侧时，则会引起飞机的方向偏转。

如果螺旋桨是向左旋转的，则扭转气流上层自右向左侧扭转，从右方向作用于垂直尾翼，使尾翼产生向左的空气动力，对飞机重心形成右偏力矩，即机头向左偏转。

螺旋桨的转速越大，扭转气流对飞机的方向偏转影响越明显。

螺旋桨滑流螺旋桨滑流会对置于其中的翼面产生作用，一是流速增加，使阻力和升力增加，所以有滑流增升的用法；二是滑流旋转，在左右和上下是非对称的，会产生力矩，生成额外的滚转或偏航力矩。

此外，滑流的强度与螺旋桨工作状态相关，所以导致推力调整与飞机操纵耦合，简单来说，置于滑流中可以使舵面效率提高（典型如航模吊机，无空速但舵面有效），但降推力也会降低舵效，如着陆阶段，从而使飞机操纵特性产生较大变化。

很多单发螺旋桨飞机的尾翼都处于滑流中。

2.螺旋桨及其副作用要点

编号南京航空航天大学毕业论文题目 2.螺旋桨及其副作用学生姓名顾军学号*********学院民航（飞行）学院专业飞行技术班级0707505指导教师蔡中长实验师二〇一二年九月南京航空航天大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：2.螺旋桨及其副作用）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

作者签名：年月日（学号）：070750526螺旋桨及其副作用摘要从第一架飞机诞生直到第二次世界大战结束，几乎所有的飞机都是螺旋桨飞机。

飞行学员的飞行生涯也都是从螺旋桨飞机开始的，螺旋桨是为飞机提供动力的主要组成部分，但其在提供动力的同时也给飞行带来一些副作用。

在飞行过程中，飞行员应该根据各种飞行需要，克服螺旋桨所带来的副作用，保证飞机的正常飞行。

本文先简单的介绍了螺旋桨的结构和工作原理，然后是螺旋桨的主要四种副作用：反作用力矩、滑流效应、进动效应和不对称载荷，从根本上讲述了各个副作用的形成原因以及作用结果，最后谈论了改正措施和个人DA42双发螺旋桨飞机的训练经验。

希望本篇文章会为以后飞行学员训练提供很大的帮助。

关键词：螺旋桨，工作原理，副作用Propeller and the Side EffectAbstractFrom the birth of the first aircraft until the end of World War II, almost all of the aircraft are propeller aircraft. All the pilot students start by propeller aircraft. Propeller is the main component to provide power to the flight, but at the same time it brings some side effects. In flight, the pilot should overcome the side effects caused by the propeller basing on a variety of operational needs, in order to ensure the aircraft has normal flight. In this paper, firstly there is a brief introducing the propeller structure and principle of work. Then I talk about four kinds of side effects of the propeller mainly. They are reaction torque, slipstream effect, the precession effect and asymmetric loads. This article explains the causes and the results of the side effects fundamentally. Finally some corrective measures and training experience of DA42 propeller aircraft are shared. I hope this will be helpful for the pilot students.Key Words: Propeller; Principles of work; Side effect目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章引言 (1)第二章螺旋桨的组成结构及工作原理 (3)2.1 螺旋桨结构简介 (3)2.2 螺旋桨的工作原理 (3)2.3 螺旋桨的有效功率 (5)第三章螺旋桨副作用 (7)3.1 反作用力矩 (7)3.2 滑流扭转作用 (7)3.3 进动效应 (7)3.4 不对称载荷 (8)第四章修正措施和Diamond 42训练经验 (11)4.1 修正措施 (11)4.2 Diamond 42 训练经验 (11)第五章结论 (13)参考文献 (13)致谢 (14)第一章引言螺旋桨飞机(Propeller Airplane)，是指用空气螺旋桨将发动机的功率转化为推进力的飞机。

2.螺旋桨及其副作用要点

编号南京航空航天大学毕业论文题目 2.螺旋桨及其副作用学生姓名顾军学号*********学院民航（飞行）学院专业飞行技术班级0707505指导教师蔡中长实验师二〇一二年九月南京航空航天大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：2.螺旋桨及其副作用）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

作者签名：年月日（学号）：070750526螺旋桨及其副作用摘要从第一架飞机诞生直到第二次世界大战结束，几乎所有的飞机都是螺旋桨飞机。

飞行学员的飞行生涯也都是从螺旋桨飞机开始的，螺旋桨是为飞机提供动力的主要组成部分，但其在提供动力的同时也给飞行带来一些副作用。

在飞行过程中，飞行员应该根据各种飞行需要，克服螺旋桨所带来的副作用，保证飞机的正常飞行。

本文先简单的介绍了螺旋桨的结构和工作原理，然后是螺旋桨的主要四种副作用：反作用力矩、滑流效应、进动效应和不对称载荷，从根本上讲述了各个副作用的形成原因以及作用结果，最后谈论了改正措施和个人DA42双发螺旋桨飞机的训练经验。

希望本篇文章会为以后飞行学员训练提供很大的帮助。

关键词：螺旋桨，工作原理，副作用Propeller and the Side EffectAbstractFrom the birth of the first aircraft until the end of World War II, almost all of the aircraft are propeller aircraft. All the pilot students start by propeller aircraft. Propeller is the main component to provide power to the flight, but at the same time it brings some side effects. In flight, the pilot should overcome the side effects caused by the propeller basing on a variety of operational needs, in order to ensure the aircraft has normal flight. In this paper, firstly there is a brief introducing the propeller structure and principle of work. Then I talk about four kinds of side effects of the propeller mainly. They are reaction torque, slipstream effect, the precession effect and asymmetric loads. This article explains the causes and the results of the side effects fundamentally. Finally some corrective measures and training experience of DA42 propeller aircraft are shared. I hope this will be helpful for the pilot students.Key Words: Propeller; Principles of work; Side effect目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章引言 (1)第二章螺旋桨的组成结构及工作原理 (3)2.1 螺旋桨结构简介 (3)2.2 螺旋桨的工作原理 (3)2.3 螺旋桨的有效功率 (5)第三章螺旋桨副作用 (7)3.1 反作用力矩 (7)3.2 滑流扭转作用 (7)3.3 进动效应 (7)3.4 不对称载荷 (8)第四章修正措施和Diamond 42训练经验 (11)4.1 修正措施 (11)4.2 Diamond 42 训练经验 (11)第五章结论 (13)参考文献 (13)致谢 (14)第一章引言螺旋桨飞机(Propeller Airplane)，是指用空气螺旋桨将发动机的功率转化为推进力的飞机。