利用结构网格计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的翼型气动特性分析方法开展旋翼翼型气动特性计算。通过RAE282,NACA0012,OA212,OA207等翼型压力分布、升力和阻力等特性计算结果与试验结果的对比分析,验证了计算方法的准确性,并进一步完成了HF系列旋翼翼型的气动特性计算。基于翼型的气动特性,采用时间步进自由尾迹的旋翼气动性能分析方法开展旋翼桨叶翼型的气动布局优化设计,对悬停和前飞条件下的旋翼开展计算分析,得到两种条件下的旋翼气动特性。而后通过本文建立的优化方法开展旋翼翼型布局优化设计。

采用高效的自由尾迹方法求解旋翼流场,在获得旋翼桨叶气动载荷的基础上,利用基于紧致源模型的FW-H方法进行旋翼载荷噪声计算。旋翼厚度噪声预测方面,使用三维网格对桨叶外形进行描述以提高精度。基于建立的旋翼气动噪声预测方法,开展了旋翼操纵量(总距、周期变距)、桨叶挥舞运动以及轴倾角等旋翼运动参数对气动噪声的影响分析。重点针对典型桨-涡干扰状态,分析了参数对桨-涡干扰(BVI)噪声指向性的影响规律。结果表明,旋翼运动参数尤其是桨叶周期变距运动,对气动噪声特性的影响较大,获得准确的桨叶运动参数和旋翼轴倾角是提升噪声预测精度的途径之一。

采用共轴刚性旋翼的高速直升机是未来旋翼飞行器的发展方向之一，其本质特点即前行侧桨叶会产生升力偏置。为了研究旋翼升力偏置量对刚性旋翼性能的影响，采用自由尾迹方法对采用前行桨叶概念（Advancing blade concept，ABC）的刚性旋翼在不同升力偏置状态下的气动特性进行了计算。通过对计算结果的分析，得到旋翼升力分布、升阻比、阻力特性和功率特性等随升力偏置的变化规律。文中还对前进比μ=0.2，0.4，0.5的计算结果进行了对比分析。结果表明，旋翼升力偏置量的改变能够显著改变旋翼桨盘的升力分布，进而对旋翼气动性能产生重要影响。不同的前进比下，产生旋翼最大前飞升阻比的升力偏置量也会有所不同，μ=0.2时，最大前飞升阻比出现在旋翼升力偏置为20%左右;μ=0.4时，最大前飞升阻比出现在旋翼升力偏置为25%左右，μ=0.5时，最大前飞...