招启军教授团队：提升我国直升机高性能旋翼的

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招启军，江苏金湖人，博士，南京航空航天大学航空学院与直升机旋翼动力学国家级重点实验室教授、博士生导师。“直升机空气动力学丛书”主编。主要从事直升机空气动力学、计算流体力学、旋翼气动噪声、主动流动控制、高性能旋翼气动设计及隐身设计等领域的研究工作。主持国防“973”项目课题、国家自然科学基金、航空预研、重点实验室基金等国家级项目20余项以及各省部级项目30余项。在AIAA Journal、Journal of American Helicopter Society、Journal of Aircraft、Aerospace Science and Technology、《航空学报》（中英文版）、《力学学报》、《声学学报》、《空气动力学学报》等国内外知名期刊和学术会议上发表论文200余篇，其中SCI和EI收录150余篇，出版专著3部。获得国防科技进步奖4项，获江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人、“333”高层次人才培养计划等荣誉称号。

高性能的旋翼是现代直升机的重要标志，旋翼设计技术成为直升机的核心技术之一，因此在直升机更新换代过程中，旋翼设计是其中极为重要的一环。面对未来直升机大速度、大载重、低噪声的设计要求，以往一些经典的旋翼气动外形逐渐力不从心。为此，各国都在开展新型旋翼气动外形的设计研究，世界上较为先进的直升机均采用了新颖的旋翼桨叶气动外形，这些非常规桨叶外形有效地提高了旋翼气动性能和直升机飞行性能。《先进旋翼设计空气动力学》结合国外旋翼设计理念与作者团队的高性能旋翼设计经验积累，详细阐述了先进旋翼翼型及桨叶气动外形设计方法，力求为我国直升机型号中旋翼自主设计能力的提升贡献一份力量。

▲?世界上3种较为先进的直升机及其旋翼桨尖构型

旋翼的流场特征十分复杂，主要体现在：旋翼复杂的运动特征与前飞来流的叠加，导致旋翼桨叶工作在严重非对称、非定常的气流环境中，旋翼流场中可能同时出现尖部跨声速流动、根部低速/反向流动，并伴随动态失速、桨/涡干扰等多种复杂空气动力学现象。旋翼的非定常气动特性限制了直升机气动性能的进一步提高，因此改善旋翼的流动特征、气动与噪声特性等一直是直升机空气动力学领域的重点和难题，设计先进的直升机旋翼气动外形对提升直升机的气动性能、飞行品质并抑制噪声及振动水平具有重要的理论意义与工程实用价值。

▲ 直升机旋翼流场中的特殊气动现象

针对直升机旋翼特殊的气动环境与旋翼气动外形设计的难点，国内外学者展开了系统而深入的研究，提出了很多设计方法与旋翼外形方案，进而推动了直升机旋翼气动设计技术的发展。其中以徐国华教授和招启军教授为代表的学术团队研究成果斐然，自20?世纪90?年代起，在我国直升机学术泰斗王适存先生指导下，开发并逐步完善了旋翼计算流体力学(CFD)?软件，发展了旋翼翼型及桨叶三维气动外形的优化设计方法，并发表了数十篇高水平论文。先后设计了具有新型桨尖的CLOR 系列先进气动外形旋翼，涵盖了传统直升机、高速共轴直升机、倾转旋翼机、涵道风扇等多种旋翼飞行器。通过试验和模拟分析，这些旋翼设计水平已经达到了世界先进水平，得到了国际同行的高度评价。近五年，招启军教授团队创新性地提出了基于动态失速特性的旋翼翼型设计理念，并设计出能够大幅提升旋翼气动性能的系列翼型。

除了常规的旋翼气动外形设计外，招启军教授团队还积极开展主动流动控制技术在旋翼气动设计中应用的理论与探索性试验研究。主动流动控制技术具备灵活、实时控制、响应快等优势，可实现对旋翼的实时控制，在全工作范围内有针对性地改善旋翼气动性能，为提升旋翼气动性能提供了一种新思路。旋翼主动流动控制技术研究的突破将会在改善旋翼流场与提高直升机飞行性能方面做出革命性贡献。招启军教授团队针对目前最具发展潜力的合成射流、动态前缘、后缘小翼、旋翼变转速技术以及旋翼变体技术进行了研究，阐述了这些主动流动控制技术在提升旋翼气动性能方面的应用潜力。

尽管当前已经有诸多旋翼气动原理与设计理论、优化设计方法等方面的教材和专著出版，但是由于直升机旋翼气动外形及气动特性的复杂特征，全面提升旋翼气动性能的设计研究十分困难，因此目前国际上尚未出版系统性介绍直升机旋翼气动外形设计方法的专业书籍，招启军教授所著《先进旋翼设计空气动力学》的出版填补了该领域的空白。该书在系统介绍直升机旋翼及翼型气动外形设计方法的同时，详细展现了作者及其团队的诸多最新研究成果，如基于动态失速特性的旋翼翼型设计方法、新型桨尖设计方法、旋翼主动流动控制技术等，给出了具有自主知识产权的直升机旋翼(CLOR系列)?及翼型外形，并通过试验验证了所设计旋翼外形的先进性。

文章来源：《声学学报》 网址: http://www.sxxbzz.cn/zonghexinwen/2020/1008/330.html