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“航空螺旋桨设计研究进展”专栏简介螺旋桨作为飞机最初始的动力装置，在历史进程中得到了长足而深入的发展。由于螺旋桨推进具有效率高且短距起降性能好等优点，目前世界上仍有许多中大型运输机采用螺旋桨推进装置。随着化石能源的日益枯竭和人们对环境污染问题的日益关注，相对于喷气式推进装置，高推进效率、低燃油消耗的螺旋桨推进装置受到越来越多的重视，迎来了新的发展机遇。经过百余年的发展，航空螺旋桨桨叶材质从木质桨叶发展到金属桨叶再到碳纤维复合材料，匹配的发动机功率也从最初的几十千瓦逐渐提高到几百千瓦甚至几千千瓦，设计目标从最早的追求拉力、功率等气动性能，到后来同时追求效率和噪声指标，再到后来需要同时满足多工况的高性能指标，螺旋桨的设计逐渐朝着多目标、多学科的一体化设计发展。为适应未来中远程涡桨运输机对高性能航空螺旋桨的需要，新一代螺旋桨设计的关键技术研究集中在大功率、高速、高效、低噪声、轻质等方面。为了展现这一经典研究领域的发展历史和最新研究成果，空气动力学学报组织了“航空螺旋桨设计研究进展”专栏。专栏主要内容一定程度上体现了相关技术领域的前沿与核心问题，希望有助于广大专家和读者深入了解航空螺旋桨设计的最新研究进展。空气动力学学报编辑部2023 年 10 月专栏组稿专家简介：刘沛清（1960-），北京航空航天大学教授、博士生导师，空气动力学国家级精品课和一流课程负责人，北京市教学名师。现任航空气动声学工业和信息化部重点实验室（陆士嘉实验室）主任。中国空气动力学会第七届理事会理事，中国力学学会第十届流体力学专业委员会工业流体力学专业组组长，中国空气动力学学科第六届首席科学传播专家，国家级航空航天实验教学中心主任。担任空气动力学学报第四、五、六届编委。近年来的主要研究方向有：现代高效轻质螺旋桨设计与优化技术，现代飞机旋涡分离及其控制技术，大型飞机起降气动特性、地面效应和水上迫降等。承担国家自然科学基金重点项目/面上项目、国防预研和国防基础等课题项目。在国内外学术刊物上发表论文 200 余篇，被 SCI、EI 收录 100 余篇，出版著作 11 部，获得国家发明专利27 项。获国家级教学成果二等奖 2 项，北京市教学成果一等奖和二等奖各 1 项。第41卷第10期空气动力学学报Vol.41，No.102023年10月ACTAAERODYNAMICASINICAOct.，2023仿生覆羽控制固定翼无人机流动失速风洞实验(52-60，Doi：10.7638/kqdlxxb-2022.0204)刘一宏，马兴宇，巩绪安，黄逸军，王勇，姜楠实验研究了仿生学柔性锯齿形覆羽在平直机翼大攻角失速控制中的作用。将覆羽沿展向安装在平直机翼上翼面的不同位置处，利用单丝热线风速仪扫掠测量机翼尾流的速度信号。结果显示：覆羽装置吸收来流中的能量，随上翼面流动自适应振动，在准平衡位置时伴随微小振动。此时尾流区的平均速度亏损恢复明显，前缘剪切层和尾缘剪切层中的湍流脉动明显降低，实现了流动失速的有效控制。自适应振动将剪切层中的低频大尺度结构转化为高频小尺度结构，增强了前缘剪切层和尾缘剪切层的相干性。s=1000390c=300Incoming flow40%c现代航空螺旋桨气动、噪声与优化设计的研究进展(62-78，Doi：10.7638/kqdlxxb-2023.0058)刘沛清，耿欣，胡天翔，葛云松，吕昌昊，刘金京以航空螺旋桨为研究对象，探讨了其飞行运行中的空气动力学和气动噪声问题。文章首先概述了螺旋桨历史发展情况；然后对螺旋桨常用翼型和总体气动特性等关键空气动力学问题，从理论分析、数值计算、风洞试验等研究手段着手，综述和讨论了其研究现状及取得的关键进展；最后介绍了国内外在螺旋桨飞机气动噪声领域所取得的研究进展，主要包括螺旋桨噪声的产生机理、螺旋桨降噪的主要方法、螺旋桨噪声预测方法等。同时对航空螺旋桨气动、噪声与优化设计的未来研究提出一些展望。贯彻军用飞机结构完整性大纲的新螺旋桨设计(79-87，Doi：10.7638/kqdlxxb-2023.0030)崔德刚，昝丙合，张睿，李兵“新螺旋桨”是我国首次自行研制的高性能复合材料螺旋桨，在气动力设计、结构强度、电调控制等方面存在巨大挑战。军用飞机结构完整性大纲是保证新螺旋桨结构可靠性、经济性和产品寿命的重要手段。设计人员在研制中学习和贯彻大纲的要求和实施方法，最终成功地研制和装机新螺旋桨。本文从大纲的五个任务出发，介绍了新螺旋桨研制中关于各个阶段任务的贯彻和实施，以及在此期间开展的有关理论分析和试验验证，系统地总结了大纲在螺旋桨结构设计中的实践和体会，以期为今后同类产品的研制提供参考。试样元件次部件部件细节碳管、包边、泡沫芯各种复合材料试片桨根外套单独桨叶螺旋桨螺旋桨气动参数与飞机综合设计技术(88-100，Doi：10.7638/kqdlxxb-2023.0046)许正宇，汤斯佳，何淼，昝丙合，曹德松螺旋桨推进飞机具备较高的推进效率和广泛的通用性。由于桨盘面积大、滑流范围广，螺旋桨与载机间的空气动力学耦合关系较其他推进形式更加紧密，需要与飞机进行综合设计，从而最大化保证飞机的高性能和经济性。本文首先介绍了飞机设计需求对螺旋桨气动设计参数的影响，以及进行螺旋桨多目标优化综合设计的手段；然后简述了螺旋桨布局选型对飞机总体设计的影响，以及共轴对转螺旋桨和分布式推进螺旋桨两种新形态设计构型；最后讨论了螺旋桨设计手段的发展，以及 CFD 方法在螺旋桨-飞机综合设计中的应用。0.81.01.2相对重量1.0151.0101.0051.000相对效率0.900.951.00相对推力样本点相对性能帕累托最优方案共轴对转螺旋桨气动与噪声特性研究进展(100-125，Doi：10.7638/kqdlxxb-2023.0054)刘沛清，吕昌昊，胡天翔，屈秋林，耿欣，孙韬共轴对转螺旋桨由于拉力大、气动效率高而备受人们的关注。本文从共轴对转螺旋桨的试验研究、气动性能评估、气动模拟、气动噪声预报以及气动噪声优化设计五个方面，对共轴对转螺旋桨的气动、噪声、设计等进行了综述。首先，总结了目前国内外在共轴对转螺旋桨气动及噪声方面的试验成果。然后，介绍了共轴对转螺旋桨气动力计算的工程方法。随后，对共轴对转螺旋桨数值模拟方法及气动噪声预报的频域方法和时域方法进行了讨论。最后，介绍了目前共轴对转螺旋桨气动噪声优化设计的研究成果。文章导读