旋翼升力地效特性实验研究

关于旋翼地面效应的研究已有几十年历史,发表了大量的理论研究及试验研究成果。这类研究至今仍在继

旋翼飞行器是主要由旋翼作为气动部件的飞行器，可以进行前飞、悬停、垂直起降的各种操纵，适合在靠近地面的环境例如丛林、街巷和室内等环境执行各种任务，有巨大的军用和民用前景。旋翼在进行侦察或监视的任务过程中，为了更加隐蔽需要贴近地面飞行，因此地效对其飞行质量影响显著[2]。

在旋翼飞行器靠近效应面时，发生阻力变小和升力变大，并且升阻比迅速升高的现象，这种现象称为地面效应[3]。地面效应产生有两个原因：第一，旋翼下方的气流向下的时候受到地面的阻拦，流速变慢，使得旋翼下表面压力变大，受到了上载荷作用，升力增加；第二，旋翼旋转时产生向下的气流，气流向下受到地面的阻拦，扰乱了旋翼下表面的空气涡流场，旋翼飞行器的诱导阻力减小[4]。最后可以得出旋翼飞行器受到地面效应时飞行器升力变大而阻力变小并且旋翼飞行器的升阻比得到改善。如下图1为美国西科斯基公司使用烟雾流做的旋翼在无地面效应和有地面效应两种状态下的气动实验图，对比无地效图(a)和有地效图(b)的两张图可以看出地面效应对旋翼的尾流的影响非常明显。

Figure 1. Smoke flow visualization of rotor wake in hovering condition. (a) No ground effect, (b) ground effect 图1. 悬停状态下旋翼尾流的烟雾流显示。(a) 无地面效应，(b) 有地面效应 一般对地面效应及其气动力特性的研究方法有：数值模拟、试验方法和理论方法。其中，实验方法和数值模拟是最主要的两个研究手段[5]。因此，本文对地面效应进行了试验研究，本研究首先根据旋翼