文档介绍：2012年大学生创新训练项目
申请书
项目名称共轴旋转机翼的翼型、机翼气动设计与试验研究
所在学院/基地航空学院
申请负责人
E-mail:
联系电话
导师姓名
填表日期
西北工业大学教务处制表
填表说明
一、申请书按照表格的要求,逐项认真填写,填写内容必须实事求是,表达明确严谨,空缺处要填“无”,第一次出现的缩写词,需注出全称。
二、“项目组成员”人数原则上不超过五人。
三、材料规格:用A4纸双面打印(复印),左侧装订。
申请者承诺
我保证填报内容的真实性。如果获得资助,我与本项目组成员将严格遵守学校的有关规定,在不影响课程学习的同时,保证项目的工作时间,并按计划认真开展研究工作,在项目研究过程中或结束时,接受学校对本项目的中期检查和结题验收,并按时提交工作总结和结题报告。
申请者(签名):
成员(签名):

年月日
项目名称
共轴旋转机翼的翼型、机翼气动设计与试验研究
起止时间
2012年6月至 2014年 5月
申请经费
1万
申请人或申请团队
学号
姓名
年级
所在学院、专业
联系电话
E-mail
2010300228
李晓东
2
航空学院,飞行器设计与工程
**********
898013971@
2010300235
王年华
2
航空学院,飞行器设计与工程
**********
**********@
2010300145
郭汉青
2
航空学院,飞行器设计与工程
**********
898860692@
导师
姓名
赵旭
学院
航空学院
职务/职称
副教授
E-mail
******@nwpu.
电话
134 8462 0805
一、申请立项依据(包括项目背景、项目来源、技术依据、前期已有的研究基础,自身具备的知识条件、自己的兴趣爱好、特长等)
项目背景:绝大多数固定翼无人机都使用火箭或弹射助飞,零长发射,伞降回收,因环境干扰,其起降具有不定因素,尤其是舰载无人机,很容易掉入水中,不仅消耗火箭且不能实现悬停。本项目将旋转机翼的设计融入固定翼无人机改型中,在基本保持原有气动设计的基础上,采用旋转机翼(充当螺旋桨)实现垂直起降和悬停;巡航时旋转机翼被锁定(充当辅助水平机翼),可兼顾起降和平飞的不同气动要求。旋转机翼采用共轴反向旋转设计(共四片),不仅消除螺旋桨对飞机的反扭矩,省去尾桨,且提高螺旋桨效率和稳定性。
项目来源:自主研发,针对某无人机改型设计,实现垂直起降和悬停。该机头部装有有推力螺旋桨,固定翼常规气动布局。
技术依据:旋转机翼的研究在国内外都不多,已发表的文献均为翼尖喷气的旋转机翼设计。例如90年代波音公司就研制的蜻蜓(Dragonfly)研究机,有一字形的旋翼-机翼。在直升机状态下,旋翼-机翼在喷气翼尖的作用下旋转,产生升力,由于其粗短宽厚的刚性旋转机翼采用翼型的升力特性较差,其的悬停和非常规机动性能比常规直升机差。最主要的技术困难还是来自于升力产生机制转换期间的飞行控制问题,处理不好,就容易失事。因此本项目考虑将翼尖喷气改为共轴对转旋翼,可采用更薄更弯的翼型,提高起降的气动特性。二级旋翼有效利用第一级旋翼的尾流动能,将其滑流导直,提高气动效率,反向旋转的旋翼气动特性更加平稳,使升力转换期间控制更有效。
共轴旋翼比单旋翼具备的特点(参考共轴直升机与单旋翼直升机比较):
1. 悬停效率高;
2. 无尾桨,因此无需为平衡旋翼的扭矩而消耗功率;
3. 空气动力保持对称;
4. 纵横向操纵效率高;
5. 结构紧凑、重量效率高;
6. 有较大的爬升率和使用升限。
旋转机翼的特殊性要求使用前后对称的翼型,而这种翼型的研究很少,已发表的对称翼型均为上下缘凸出的椭圆形翼型,因为考虑内部喷气管路,所以翼型厚度大、弯度小而升力低,气动特性不理想(见图1)。本项目将开发上缘凸、下缘凹的椭圆翼型(见图2),可显著提高翼型弯度、减小厚度,改善气动特性。图3给出了旋翼在旋转状态的安装角,图4为锁定状态的安装角(一侧旋翼经变距转动)
2未转动状态
图1 上下缘均凸的前后对称椭圆翼型图2 上缘凸下缘凹的前后对称椭圆翼型
w
气流方向
2
2
1
叶片2转过一个角度,与叶片1迎角相同,1和2都被锁定在垂直来流方向
1

图3拉力状态单旋翼安装角图4 升力状态(固定翼飞行)单旋翼安装角
已有研究基础:常规的翼型选择和设计已形成成熟的方法和软件,基于对称翼型的少量文献,可探索出本项目所需要的翼型参数和气动特性,借助Xfoil软件完成翼型设计和气动分析。共轴双旋翼气动特性的分析基础应采用涡流理论。旋转机翼设计可参考螺旋桨设计方法或