CN106586024A - 一种旋翼系统气动综合评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋翼系统气动综合评估方法，属于直升机旋翼设计技术领域，包括以下步骤：步骤一、确定直升机总体设计要求；步骤二、根据总体设计要求进行旋翼气动初步设计；步骤三、进行旋翼气动性能与特性计算和翼型气动环境评估；若旋翼性能不能满足要求则修改旋翼设计，若翼型性能不能满足要求，重新选用或设计新翼型；所述步骤三中，采用自由尾迹方法、叶素理论、旋翼配平计算及气弹耦合分析；本发明可以进行旋翼系统气动性能评估，分析不同桨叶剖面翼型气动工作环境，提供了一种快速高效判断旋翼气动设计是否满足性能要求的就似乎手段；有利于提升直升机旋翼气动设计能力，降低设计成本、提高设计效率。

Description

一种旋翼系统气动综合评估方法

技术领域

本发明属于直升机旋翼设计技术领域，具体涉及一种旋翼系统气动综合评估方法。

背景技术

直升机旋翼系统包括直升机主桨和尾桨，旋翼系统气动设计是直升机设计核心技术，主要包括旋翼系统总体参数设计、桨叶气动外形设计等内容。直升机旋翼系统气动综合评估是直升机旋翼气动性能分析的关键领域，是考核旋翼系统气动设计优劣的重要技术手段。旋翼桨叶气动外形设计直接关系到旋翼性能、提升直升机设计水平的关键，进行旋翼系统气动性能评估，分析旋翼桨叶气动设计是否满足性能要求，考核不同桨叶剖面翼型布置是否合理，是旋翼系统气动综合分析的关键技术。

采用计算流体力学技术进行旋翼系统气动性能综合评估，不仅需要进行复杂的流场网格划分，且对计算资源需求很大，而在分析过程中需要进行大量的人机交互工作；风洞试验需要大量的经费投入，并且试验分析状态有限，很难覆盖全部考核状态；飞行验证不能应用于旋翼系统的初步设计阶段。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种旋翼系统气动综合评估方法，基于自由尾迹理论和叶素理论，耦合旋翼翼型气动特性，结合旋翼桨叶气动设计过程，开展旋翼系统气动综合性能计算和剖面翼型气动环境分析工作，提高了旋翼系统气动综合分析的效率，降低了人工干预程度，提供了一种有效且准确的旋翼气动设计方法。

本发明的技术方案:一种旋翼系统气动综合评估方法，包括以下步骤：

步骤一、确定直升机总体设计要求；

步骤二、根据总体设计要求进行旋翼气动初步设计；

步骤三、进行旋翼气动性能与特性计算和翼型气动环境评估；

若旋翼性能不能满足要求则修改旋翼设计，重新选用或设计新翼型；

所述步骤三中，采用自由尾迹方法、叶素理论、旋翼配平计算及气弹耦合分析。

优选的，所述旋翼配平计算分为两步，第一步按照动量理论计算诱导速度，第二步按照自由尾迹理论计算诱导速度。

优选的，所述桨叶气动外形设计包括：翼型选取及翼型布置。

本发明的技术效果：本发明可以进行旋翼系统气动性能评估，分析不同桨叶剖面翼型气动工作环境，提供了一种快速高效判断旋翼气动设计是否满足性能要求的技术方法，有利于提升直升机旋翼气动设计能力，降低设计成本、提高设计效率。

附图说明

图1为本发明一种旋翼系统气动综合评估方法的一优选实施例的流程示意图。

图2为图1所示实施例的配平状态计算的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，请参照图1至图2；

一种旋翼系统气动综合评估方法，基于自由尾迹方法和旋翼叶素理论，通过旋翼配平分析，发展了具备气弹耦合计算能力的旋翼气动综合分析方法，用于在旋翼系统气动设计初期或为已有旋翼系统分析旋翼稳态过程、瞬态过程和突风过程的气动性能与气动载荷；包括以下步骤：

步骤一、根据直升机总体设计要求，确定旋翼参数，桨叶参数，状态参数；

步骤二、根据总体设计要求进行旋翼气动翼型的选取和翼型的布置；

步骤三、采用自由尾迹方法、叶素理论、旋翼配平计算及气弹耦合分析进行旋翼气动性能与特性计算和翼型气动环境评估；

若旋翼性能不能满足要求则修改旋翼设计，重新选用或设计新翼型；

如图2所示旋翼配平计算分为两步，第一步先按照动量理论计算诱导速度，然后再按照自由尾迹理论计算诱导速度，在每一步内均要进行诱导速度、桨叶气动力、挥舞运动之间的迭代，以及配平迭代。

所述的旋翼系统气动综合评估方法，采用自由尾迹方法、叶素理论、旋翼配平计算及气弹耦合分析，具备悬停状态及前飞状态旋翼系统气动性能和气动特性评估能力，包括悬停效率、前飞升阻比、需用功率、拉力能力等；具备悬停及前飞状态旋翼尾迹动态显示与桨盘攻角分布能力；在给定翼型气动力参数，包括翼型升力系数、阻力系数、力矩系数随马赫数及攻角的变化关系的条件下，具备分析桨叶不同剖面翼型气动工作环境的能力，并具备判定该剖面翼型是否满足性能要求的能力。

所述的旋翼系统气动综合评估方法应具备以下配平条件：

1)给定旋翼轴倾角、总距、纵向和横向周期变距；

2)给定旋翼轴倾角、总距，纵向和横向桨毂力矩等于零；

3)给定旋翼轴倾角、拉力系数、纵向和横向周期变距；

4)给定旋翼轴倾角、拉力系数，纵向和横向桨毂力矩等于零；

所述的旋翼系统气动综合评估方法应具备以下三种瞬态过程分析能力：

1)瞬态操纵：瞬态操纵周期与幅度的变化；

2)均匀突风：均匀突风周期与幅度的变化；

3)对流突风：对流突风速度、方位角、风波长、起始点与幅度的变化。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种旋翼系统气动综合评估方法，其特征在于；基于自由尾迹方法和旋翼叶素理论，通过旋翼配平分析且具备气弹耦合计算能力的旋翼气动综合分析方法，包括以下步骤：

步骤一、确定直升机总体设计要求；

步骤二、根据总体设计要求进行旋翼气动初步设计；

步骤三、进行旋翼气动性能与特性计算和翼型气动环境评估；

若旋翼性能不能满足要求则修改旋翼设计，重新选用或设计新翼型；

所述步骤三中，采用自由尾迹方法、叶素理论、旋翼配平计算及气弹耦合分析。

2.根据权利要求1所述的一种旋翼系统气动综合评估方法，其特征在于：所述旋翼配平计算分为两步，第一步按照动量理论计算诱导速度，第二步按照自由尾迹理论计算诱导速度。

3.根据权利要求1所述的一种旋翼系统气动综合评估方法，其特征在于：所述桨叶气动外形设计包括：翼型选取及翼型布置。