平流層飛艇螺旋槳相似準則分析與驗證

劉沛清 馬利川 段中喆

(北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京100191)

馬 蓉

(中國空間技術研究院 臨近空間飛行器研究中心，北京100094)

由于平流層大氣基本只作水平方向運動，沒有大氣上下對流，幾乎沒有水汽凝結和雷雨天氣，十分利于飛艇穩定飛行.平流層飛艇具有可定點或區域巡航、駐空時間長、載重量大、可重復使用、安全性好等優點，在通信中繼、對地觀測、空中預警等方面具有十分重要的應用價值，是目前世界各國研究的熱點領域［1－5］.平流層飛艇推進系統通常采用電機驅動螺旋槳提供推力，實現定點巡航和機動飛行.

在螺旋槳試驗研究方面，由于平流層大氣密度與地面大氣密度相差較大，而目前國內還不具備在地面直接模擬平流層低密度大氣環境的風洞試驗條件，要開展平流層飛艇螺旋槳的相關研究工作，只能借助于地面常規密度風洞來進行螺旋槳縮比模型試驗.而高空與地面空氣密度的較大差別是否會對螺旋槳縮比模型地面風洞試驗的相似參數和試驗結果產生影響，大多文獻并沒有給出明確說明，需要進行研究探討.

為了研究密度是否影響平流層飛艇螺旋槳地面風洞試驗的相似問題，本文主要通過數值模擬，對采用等Re數和等前進比λ相似準則的研究方法進行數值驗證，并與螺旋槳縮比模型地面常規密度風洞的試驗結果進行比較，得到適用于在地面常規風洞進行高空螺旋槳試驗研究的相……