非定常直升機(jī)旋翼流測(cè)量介紹 

本應(yīng)用案例是一個(gè)德國(guó)客戶的非定常直升機(jī)旋翼流測(cè)量，該工作組專注于航空航天領(lǐng)域。非定常轉(zhuǎn)子葉片空氣動(dòng)力學(xué)顯示出該工作組所應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)。該小組開發(fā)了非定常流動(dòng)的測(cè)量技術(shù)和空氣動(dòng)力分析方法的旋轉(zhuǎn)翼應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)和數(shù)值工具。對(duì)瞬態(tài)流動(dòng)分離事件檢測(cè)的新技術(shù)的發(fā)展和驗(yàn)證在這里發(fā)揮了作用，例如，包括壓力傳感器分析或差分紅外熱成像。

非定常流來源于直升機(jī)的主旋翼葉片，其主旋轉(zhuǎn)周期為1-10 Hz，附加的脈沖現(xiàn)象如葉片-渦旋相互作用（BVI） 或動(dòng)態(tài)停滯（DS）。這些空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象都在科學(xué)可見光的范圍內(nèi)，因此紅外攝像機(jī)和高速激光器可以用來收集 這些數(shù)據(jù)。熱膜風(fēng)速計(jì)和壓力傳感器也被用來測(cè)量這些現(xiàn)象。盡管測(cè)量非穩(wěn)態(tài)空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象存在挑戰(zhàn)和困難， 但它們提供了空氣動(dòng)力學(xué)情況的調(diào)色板的顯著擴(kuò)展。 非定常氣動(dòng)力學(xué)測(cè)量 工作組專注于空氣動(dòng)力學(xué)上類似的測(cè)試用例。利用具有軸向流入的轉(zhuǎn)子來研究旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的非定常流動(dòng)。

該工作組在德國(guó)安裝了一個(gè)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)，在那里，不穩(wěn)流由一個(gè)大的循環(huán)間距和軸向流入產(chǎn)生，包括離心力和科里奧利力的影響。該轉(zhuǎn)子采用循環(huán)俯仰操作，這意味著轉(zhuǎn)子葉片改變其幾何攻角作為方位角位置，因此，每旋轉(zhuǎn)執(zhí)行一次 俯仰周期-類似于俯仰翼型。在自由飛行中使用模型尺度和全尺寸直升機(jī)進(jìn)行測(cè)量，以跟蹤流動(dòng)特征，并驗(yàn)證在簡(jiǎn)化的直升機(jī)上實(shí)際發(fā)生的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中所看到的效果。

在過去的幾年里，該小組進(jìn)行了多種不同的測(cè)試，包括非穩(wěn)態(tài)壓力測(cè)量、非穩(wěn)態(tài)邊界層過渡測(cè)量和流動(dòng)拓?fù)錅y(cè)量 。本文只介紹了非穩(wěn)態(tài)壓力的測(cè)量結(jié)果。非定常壓力測(cè)量 作為壓力傳感器，在試驗(yàn)臺(tái)上使用了來自Kulite的兩個(gè)不同的高速微型壓力傳感器，作為一個(gè)全橋的應(yīng)變計(jì)工作 。根據(jù)是否有足夠的空間，有兩種壓力傳感器定位方法。如果有足夠的空間可用，通常可以在翼型表面下安裝大約50個(gè)傳感器。如果沒有，例如在試驗(yàn)臺(tái)上的小轉(zhuǎn)子葉片中，只有10個(gè)傳感器被安裝。

德國(guó)轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)子葉片的儀表-兩個(gè)壓力傳感器（r/R=0.53和0.77）、PT100和5個(gè)PIV測(cè)量平面被使用

德維創(chuàng)創(chuàng)數(shù)據(jù)記錄儀的應(yīng)用

德維創(chuàng)創(chuàng)數(shù)據(jù)記錄儀用于獲得翼型數(shù)據(jù)。所有通道同步采樣，數(shù)據(jù)記錄儀的采樣率相對(duì)于翼型俯仰率固定，這意味著每個(gè)俯仰周期獲得1024個(gè)采樣值。每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的相位平均為一個(gè)平均 值，與計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和不同測(cè)量點(diǎn)之間的比較，以及標(biāo)準(zhǔn)偏差，這給出了一個(gè)周期到周期變化的測(cè)量。這些都來自于結(jié)構(gòu)上的振動(dòng)和湍流或分離的流動(dòng)。對(duì)于上下沖程的每個(gè)攻角，有壓力分布和組合力，這導(dǎo)致不準(zhǔn)確的結(jié)果。 相位平均允許檢測(cè)邊界層過渡位置的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)。 壓力傳感器分析只是直升機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)小組開發(fā)和驗(yàn)證的四種新技術(shù)之一。