风洞测试将有助于设计未来的陆军倾转旋翼飞机
经过三年多的开发，一个由美国陆军研究人员和行业合作伙伴组成的团队完成了测试台的构建，这将有助于为未来陆军旋翼机的设计提供信息。
该团队计划在美国宇航局兰利研究中心的大型风洞中测试 TiltRotor 气动弹性稳定性试验台或 TRAST，以评估现代倾转旋翼稳定性模型的有效性。
美国陆军作战能力发展司令部(现称为陆军研究实验室 DEVCOM)的陆军航空航天工程师安德鲁·克雷肖克 (Andrew Kreshock) 说：“这项研究工作是为了让人们对未来采用倾转旋翼配置的垂直升降机充满信心。”“由于未来的车辆是在没有风洞测试的情况下开发的，这给准确的稳定性预测带来了更大的压力。”
倾转旋翼机在速度和垂直升力能力方面为陆军提供了巨大的潜力。与大多数飞机不同，它们可以像直升机一样在空中盘旋，也可以像飞机一样以极快的速度向前飞行，这取决于它们的旋翼方向。
在两种模式之间转换的能力允许倾转旋翼机根据情况利用旋翼机和固定翼飞机的优势。
“目前，传统直升机的最大速度约为 160 到 180 节，”克雷肖克说。“倾转旋翼机可以达到 300 节。我们正在考虑将我们现有机队的速度提高近一倍，从而在相同的飞行时间内将我们的航程增加近两倍。”
但是，尽管具有多功能性，倾转旋翼机仍面临严重的稳定性问题，因为在机翼末端放置了带有大型旋翼的极其沉重的发动机。
螺旋桨和机翼之间的相互作用会产生一种被称为涡动颤振的危险现象，在这种情况下，强大的空气动力会导致机身结构剧烈摇晃甚至失效。
因此，倾转旋翼很难正确构建，研究人员继续验证必要的工具，以预测不同的倾转旋翼配置将如何抵抗旋转颤动。
根据 Kreshock 的说法，TRAST 用于帮助研究人员开发最先进的分析软件，为新的倾转旋翼设计开辟可能性。
“直升机从最初建造到现在已经经历了很多代，但生产中唯一的倾转旋翼机是 V-22 鱼鹰，”克雷肖克说。“用于预测 V-22 稳定性的工具是在 1960 年代和 1970 年代制造的。因为我们现在拥有更好的计算机，与几十年前的工具相比，我们可以根据需要对任意多的自由度进行建模。”
为了在 TRAST 中预测涡动颤振行为，Kreshock 和他的团队对倾转旋翼结构的不同部分采用了不同的分析代码。
他们使用一种称为 NASA 结构分析或 NASTRAN 的结构代码来模拟机翼的空气动力学，并使用两个不同的程序——旋翼机空气动力学综合分析模型(CAMRAD)和旋翼机综合分析系统(RCAS)——来模拟机翼的空气动力学。旋翼机。
通过这三个程序的组合，该团队隔离了单个飞机部件的空气动力学行为，然后利用这些信息来估计 TRAST 模型的稳定性边界。
一旦研究人员在风洞中测试了 TRAST 模型，他们就可以比较分析代码生成的预测与 TRAST 在面对极端涡流时的实际行为的匹配程度。
“我们希望在不破坏模型的情况下测量稳定性边界，”Kreshock 说。“这很棘手，因为当你开始接近稳定边界时，你会看到模型振动并变得更加不稳定。当我们从窗口看到这个模型摇晃时，我们必须确保将一根手指放在开关上以关闭模型实际破裂之前的风洞。”
根据 Kreshock 的说法，像 V-22 Osprey 这样的现有倾转旋翼机可以解决通过加强机身和厚翼型的旋风颤动问题，这会严重增加飞机的重量。
他认为 TRAST 可以帮助陆军探索倾转旋翼机的新设计可能性，以不同方式解决旋风颤振问题，例如机翼扩展。
“与民用飞机相比，陆军总是将他们的飞机推向极限，”克雷肖克说。“为了满足这一需求，我们需要改进稳定性预测，以便我们不仅拥有更高效的飞机，而且能够在未来测试新技术。”
该团队在垂直飞行协会第 76 届年度论坛论文集上发表了论文《即将进行的气动弹性倾转旋翼风洞试验的预测试颤振预测》。
郑重声明：文章仅代表原作者观点，不代表本站立场；如有侵权、违规，可直接反馈本站，我们将会作修改或删除处理。
猜你喜欢
新能源
2021-06-15
