
旋翼涡环是直升机在垂直下降时,旋翼消耗发动机功率但不能有效产生拉力和操纵力矩,出现“带功率沉陷”的现象 。涡环状态导致升力显著损失,发生在下降速度减小且空速较低时,在顺风进近时风险最大,直升机重量较大时可能性增加 。该状态下旋翼消耗功率但无法产生有效升力,涡环随气流卷吸循环形成,导致垂直下降加剧。
空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室将旋翼涡环状态流动机理列为2024年度开放课题核心研究方向(RAL202402) 。研究通过联立桨尖涡运动方程与修正旋翼动量理论方程,求解涡环状态临界阻尼边界,确定直升机进入及改出涡环的速度参数 。数值模拟表明,涡环的径向/轴向不稳定性引发非对称破缺模式,造成桨盘倾覆风险;涡环穿越与桨根涡破碎下洗会触发环量二次增长,形成多尺度漩涡演化流场特征 。改出技术包括标准技术(降低总距并向前加速飞离下洗流)和Vuichard技术(增加总距至爬升功率,使用适当的舵和周期变距) 。研究采用神经网络模型研究桨叶负扭度对涡环状态特性的影响,负扭度增大会使扭矩和拉力平均值增大 。
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