2.4、全尺寸原理样机综合特性研究
以全尺寸倾转旋翼原理样机作为研究对象 开展风洞试验，主要在倾转旋翼机研制的早期开 展。在 XV-3 和 XV-15 倾转旋翼机研制期间，为 缩短研制周期，采用研制—试验—改进的快速迭代方式，达到缩短研制周期，快速实现原理验证 的目的，表 5 为美国全尺寸倾转旋翼机风洞 试验情况统计。
全尺寸原理样机风洞试验设施主要包括全尺 寸风洞、原理样机、支撑装置、远程控制以及测试 设备等。全尺寸风洞目前仅有美国 NASA 的国家 全 尺 寸 气 动 综 合 试 验 设 施（National Full-Scale Aerodynamics Complex，NFAC），该 风 洞 有 12 m×24 m、24 m×36 m 这 2 个试验段，具备开 展全尺寸倾转旋翼机风洞试验的条件。此外，试 验所用的原理样机并不是简单的将真机固连在风 洞中，而要对原理样机进行无人化、远程化以及安 全性等方面的改造，以适应风洞环境和试验要求。以 XV-15整机风洞试验为例，研究人员对该原理 样机进行了系统改造，主要包括提供远程燃油系 统为发动机供油、机上飞控系统的远程化控制以 及各类传感器的布置、安装和监测等。
由于目前国内尚无全尺寸风洞，也未研制倾转旋翼机，因此在原理样机/整机风洞试验方面还 未开展过相关工作。从倾转旋翼机的发展历程来 看，对于一款全新构型的飞行器研制，直接采用全 尺寸原理样机进行风洞试验，具有较大的优势。新 构型飞行器的面世往往面临着现有理论分析方法欠缺、关键机理和现象认识不足，需要通过地面试 验或风洞试验揭示未知的空气动力学、结构动力 学、飞行控制等方面的问题，并且在试飞前通过风 洞试验可以对整机进行综合性考核，具有规避或降 低试飞风险、缩短研制周期、节约成本等优势。
3、倾转旋翼风洞试验技术
3. 1、气动力测量技术
在倾转旋翼机的风洞试验中，需要测量的气动参数众多，主要有旋翼气动载荷、机翼气动载荷、 机翼表面压力、襟副翼气动力（舵效）、整机气动力、 平垂尾（或 V 尾）气动力等在满足几何相似的条件 下，如何将气动载荷测量元件（天平/传感器等）集 成到试验模型中，而不改变旋翼/机翼/短舱的几何 相似关系是倾转旋翼试验台设计的难点之一。
本文以 TRAM 试验台和 ERICA 试验台的倾 转旋翼气动载荷测量系统为例介绍倾转旋翼试验 台中旋翼天平及扭矩天平的设计方案。图 11所示为 TRAM 试 验 台 和 ERICA 试 验 台 的 旋 翼 、传 动、测量及操纵系统设计图和实物，与常规旋翼 试验台相比，两类试验台的旋翼气动力测量系统 结构设计紧凑、集成度高，此外为满足几何相似 条件，发动机短舱倾转机构并未集成到试验台， 使用手动方式调节短舱倾转。
图 12 所示为 ERICA 试验台使用的圆筒式旋 翼天平和二分量扭矩天平，二者均为应变式天平。其中，扭矩天平的应变梁为中间段，两端为一体化 设计的膜片联轴器。由于旋翼轴向和径向残余拉 力的存在，旋翼天平和扭矩天平需要组合标定，通 常轴向残余拉力约占旋翼总拉力的 10%。
图13 所示为美国新一代大尺度单独倾转旋 翼模型试验台（Tiltrotor Test Rig， TTR）的旋翼 天平、单分量扭矩天平与旋翼传动及操纵系统集 成示意图。与小尺寸缩比倾转旋翼试验台不同， 大尺寸试验台的扭矩测量天平集成在传动轴中， 其在传动轴中间部位进行了阶梯轴式优化，其既 是减速器输出轴，也是扭矩测量元件。
在 TTR 试验台的旋翼和扭矩天平组合标定中
来源：eVTOL博士
