直升機(jī)旋翼槳葉結(jié)冰后的性能研究

李江琦 馮世國(guó)

摘? 要：直升機(jī)旋翼作為操縱和升力面在飛機(jī)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮重要作用，外界環(huán)境很容易導(dǎo)致結(jié)冰是直升機(jī)旋翼槳葉會(huì)結(jié)冰，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)原有的翼型被改變，旋翼使用的各種特性被破壞，直接導(dǎo)致直升機(jī)運(yùn)行中的震動(dòng)狀態(tài)加劇。

關(guān)鍵詞：直升機(jī);旋翼槳葉;結(jié)冰;性能研究

直升機(jī)在研發(fā)使用過(guò)程中關(guān)注具體使用問(wèn)題，關(guān)于直升機(jī)結(jié)冰國(guó)內(nèi)外都比較重視，為了保證直升機(jī)能夠充分發(fā)揮作用，必須在直升機(jī)設(shè)計(jì)制造過(guò)程中考慮各種因素，結(jié)合直升機(jī)使用的特殊環(huán)境，避免在直升機(jī)飛行過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)冰。直升機(jī)飛行中旋翼槳葉結(jié)冰達(dá)到一定的厚度就會(huì)對(duì)直升機(jī)的性能產(chǎn)生一定的影響，長(zhǎng)時(shí)間的影響下會(huì)直接引發(fā)重大事故，在此方面國(guó)內(nèi)外都有一定的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

一、結(jié)冰后升力特性

在具體研究中根據(jù)需要記錄兩種速度下的，控制溫度和含水量詳細(xì)記錄各種組合下產(chǎn)生的剖面升力特性，以此來(lái)驗(yàn)證本次制作模型的準(zhǔn)確性，并且再具體分析中詳細(xì)了解槳葉結(jié)冰的影響。從具體提數(shù)據(jù)分析可知，不結(jié)冰時(shí)站位槳葉模型的小速度為0.182，此時(shí)計(jì)算誘導(dǎo)速度會(huì)存在一定的差異，進(jìn)而后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算存在一定的偏差，在其他條件下槳葉的升力特性比較穩(wěn)定，特性分析數(shù)據(jù)與其試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)趨于一致，由此總結(jié)可知，是在保證正確性基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)模型計(jì)算的。

翼型的升阻條件會(huì)受到槳葉狀態(tài)的影響，控制好固定的拉力系數(shù)在槳葉結(jié)冰時(shí)，讓槳葉盡可能的滿(mǎn)足配平條件，結(jié)冰后的升力特性會(huì)有一定的變化，隨著結(jié)冰狀態(tài)的不同其變化隨著方位角變化差異并不明顯。分析具體原因可知：在直升機(jī)質(zhì)量相同的條件下，升力系數(shù)需要在運(yùn)行中或得補(bǔ)償，通過(guò)總距的大小調(diào)整進(jìn)行調(diào)節(jié)，除此之外還需要考慮對(duì)直升機(jī)功率的影響，在具體理論分析時(shí)了解到此時(shí)影響比較大。后續(xù)具體計(jì)算可知飛機(jī)運(yùn)行的時(shí)間越長(zhǎng)只考慮溫度調(diào)價(jià)變化，此時(shí)對(duì)槳葉使用影響最大，槳葉迎角較大結(jié)冰后影響升阻，此時(shí)控制其溫度條件會(huì)導(dǎo)致水減少。

二、空氣動(dòng)力作用對(duì)結(jié)冰厚度影響分析

直升機(jī)旋翼槳葉結(jié)冰后手空氣動(dòng)力作用，其具體表現(xiàn)為：槳葉前緣會(huì)受到空氣動(dòng)力的相對(duì)流沖擊，此時(shí)受阻過(guò)程中會(huì)實(shí)現(xiàn)一定的能量轉(zhuǎn)換，漿液運(yùn)行過(guò)程中有能量轉(zhuǎn)換的熱能過(guò)多直接導(dǎo)致表面溫度增加，此時(shí)考慮槳葉的半徑因素，將夜半徑越大其自身的迎角就會(huì)越大，馬赫數(shù)在翼型處的影響逐漸增加。在具體實(shí)驗(yàn)中了解到控制大氣環(huán)境在零下3攝氏度時(shí)，槳葉的根部溫度到尖部溫度的范圍在零下4攝氏度到16攝氏度甚至以上。了解結(jié)冰厚度可以直觀分析其嚴(yán)重程度，除此之外通過(guò)此種分析可以了解飛機(jī)基本性能。在本次研究中控制飛機(jī)小速度，通過(guò)數(shù)據(jù)分析可知控制液態(tài)水含量的基礎(chǔ)上，外界環(huán)境與結(jié)冰厚度之間的變化是相反的，也就是說(shuō)外界溫度越高槳葉結(jié)冰嚴(yán)重程度越輕，除此之外還可以觀察到槳葉半徑上的一種結(jié)冰厚度變化的特殊現(xiàn)象，在觀察后了解將夜半徑角度上觀察到結(jié)冰厚度是逐漸減小的。隨著環(huán)境溫度的變化會(huì)處于高溫環(huán)境，此時(shí)溫度大約在零下9攝氏度左右了解到槳葉上尖部并沒(méi)有出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，半徑擴(kuò)大馬赫數(shù)增加此時(shí)會(huì)增加能量與熱量的相互轉(zhuǎn)換。

三、不同站位結(jié)冰類(lèi)型變化

經(jīng)本次試驗(yàn)結(jié)果表明：直升機(jī)旋翼槳葉結(jié)冰主要有兩種類(lèi)型變化，主要是楔型和槽型。外界環(huán)境溫度較低時(shí)槳葉會(huì)形成楔形冰，此種狀態(tài)條件下水蒸氣會(huì)發(fā)生凝華反應(yīng)，導(dǎo)致直升機(jī)旋翼槳葉表面出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，而且出現(xiàn)楔形冰在飛機(jī)槳葉外部會(huì)呈現(xiàn)出乳白色，并且觀察撫摸可知是比較粗糙的。相對(duì)來(lái)說(shuō)直升機(jī)旋翼槳葉出現(xiàn)槽型冰的概率是比較大的，此時(shí)在直升機(jī)旋翼槳葉表面會(huì)有比較透明的冰層，形成此種冰型主要是在飛機(jī)運(yùn)行中空氣中存在較大的水滴，受到凝結(jié)作用直接結(jié)冰，直升機(jī)旋翼槳葉出現(xiàn)槽型冰對(duì)其翼型有一定影響導(dǎo)致整個(gè)氣動(dòng)外形被改變，此時(shí)受阻特性被影響，槳葉不能充分發(fā)揮作用直接影響旋翼的作用。直升機(jī)旋翼槳葉在一周旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，飛機(jī)槳葉的不同站位的溫度變化會(huì)比較明顯，此時(shí)直升機(jī)旋翼槳葉半徑迎角和馬赫數(shù)變化也比較大，在研究分析中，通過(guò)繪圖分析了解在控制飛機(jī)飛行速度條件下，在結(jié)冰系數(shù)相同時(shí)外界環(huán)境降低后會(huì)有楔形冰在直升機(jī)旋翼槳葉的根部逐漸形成，在溫度變化過(guò)程中楔形冰在直升機(jī)旋翼槳葉上逐漸蔓延從根部逐漸擴(kuò)展到尖部。在直升機(jī)旋翼槳葉液態(tài)水含量分析圖中可以看到，隨著液態(tài)水含量的變化直升機(jī)旋翼槳葉結(jié)冰的類(lèi)型會(huì)改變，而且控制飛機(jī)的飛行速度，保證直升機(jī)旋翼槳葉結(jié)冰系數(shù)一直，調(diào)節(jié)液態(tài)水含量槽型冰結(jié)冰狀態(tài)會(huì)有一定的變化，先出現(xiàn)在尖部然后隨著影響的增加向根部蔓延。

總結(jié)

由以上論述可知，由以上論述可知，分析直升機(jī)旋翼槳葉結(jié)冰實(shí)際情況，本篇文章詳細(xì)對(duì)直升機(jī)旋翼槳葉結(jié)冰后的性能進(jìn)行分析，通過(guò)分析對(duì)直升機(jī)旋翼槳葉結(jié)冰有更深刻的認(rèn)識(shí)，補(bǔ)充相應(yīng)的理論知識(shí)。

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