NASA进行大型倾转旋翼飞行器缩比试验：1∶20模型如何验证两种概念设计方案
NASA 旋翼飞行器研究 · 课题 07
处于飞机模式的 HETR 缩比模型。 图片来源：NASA。
01 / 两种大型倾转旋翼方案，共用一轮风洞试验
2012 年 4 月，NASA 与美国陆军联合完成了一项风洞试验计划，研究两种大型倾转旋翼概念设计：美国陆军的高效率倾转旋翼机（High Efficiency Tilt Rotor，HETR）和 NASA 的大型民用倾转旋翼机（Large Civil Tilt Rotor，LCTR）。
试验在 NASA 艾姆斯研究中心的美国陆军 7 英尺 × 10 英尺风洞进行。试验数据将用于验证计算流体力学（CFD）工具，并支持飞行动力学仿真模型的开发。
02 / 约 1∶20 模型，测量六分量载荷
HETR 和 LCTR 的机体模型缩比约为 1∶20，均不安装旋翼。模型放置在三支柱支撑系统上，该系统与位于风洞试验段下方的测力装置相连，可测量作用于机体的全部六个力和力矩分量。
除力和力矩测量外，研究人员还使用丝线、红外成像以及油流显示，识别边界层转捩和流动分离区域。
直升机模式下 LCTR 模型的油流显示。 图片来源：NASA。
03 / 飞机模式与直升机模式的测试范围
两种模型都进行了飞机模式试验：发动机短舱与来流平行，空速最高达到 200 节。在这一构型下，迎角与侧滑角均在 −10° 至 +10° 之间变化。
LCTR 模型还进行了直升机模式试验：发动机短舱倾转角为 60° 至 95°，空速最高达到 80 节。在这部分试验中，侧滑角覆盖 −180° 至 +180°，迎角范围为 −10° 至 +10°。
04 / 拆分翼尖、短舱与机体，考察不同构型
HETR 和 LCTR 模型均测试了多种翼尖构型，包括：完整机体、不带机翼延伸段的完整机体、不带短舱的完整机体，以及同时不带短舱和机翼延伸段的完整机体。此外，还对单独的机翼完成了高速试验，并覆盖同样的一组翼尖构型。
05 / 共用硬件，减少成本与准备时间
LCTR 与 HETR 是相近的航空器方案，因此两种模型共用了大量硬件。它们采用相同的支撑系统，并共用同一套机翼和短舱。
用于连接机翼和机身蒙皮板的承力骨架（strongback）也采用相同设计，但制造了两套相同部件，使一套模型在风洞中测试时，另一套可以同步组装。
两种模型的机身、尾翼和翼尖有所不同，但这些部件可以在两个模型之间互换。采用通用硬件，使两项试验相较于两个独立试验计划，显著减少了所需成本和时间。
相关研究
Large Civil Tilt Rotor（LCTR）：https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Research/Programs/LCTR.html
Flight Dynamics and Controls：https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Research/Programs/flightdynamics.html
联系人
Gina Willink · NASA Ames Research Center
Moffett Field CA 94035-1000
来源
原文：NASA Ames Research Center
https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Research/Programs/scaleModel.html
