CN111581722B - 一种翼身融合的运输直升机短翼外形设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于直升机设计领域，具体涉及一种翼身融合的运输直升机短翼外形设计方法。直升机的短翼需要传递全机主要载荷，对直升机的纵向稳定性和气动阻力的影响较大，合理的短翼气动外形运输直升机全机外形设计的一个关键因素。本发明通过在设定机身侧面和起落架外侧的两个曲线，调节连接曲面的张力大小，快速生成短翼曲面外形，短翼外形可根据结构和气动设计需求快速调节。此设计方法简单、快捷，可根据气动和结构设计需求快速调节更新，可有效降低直升机气动阻力，已经成功应用到某大型运输直升机，有较大工程应用价值。

Description

一种翼身融合的运输直升机短翼外形设计方法
技术领域
本发明属于直升机设计领域，具体涉及一种翼身融合的运输直升机短翼外形设计方法。
背景技术
直升机的短翼是指直升机机体伸出的短小机翼，武装直升机的短翼主要用于挂载武器，运输直升机的短翼主要用于连接起落架和直升机机体结构，传递起落架和机身之间的载荷。直升机的短翼需要传递全机主要载荷，对直升机的纵向稳定性和气动阻力的影响较大，合理的短翼气动外形运输直升机全机外形设计的一个关键因素。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提出一种翼身融合的运输直升机短翼外形设计方法，能够快速完成连接起落架和直升机机体结构的短翼外形曲面设计。
本发明通过在设定机身侧面和起落架外侧的两个曲线，调节连接曲面的张力大小，快速生成短翼曲面外形，短翼外形可根据结构和气动设计需求快速调节。
本发明翼身融合的运输直升机短翼外形设计方法，包括以下步骤：
S1、在设计仿真平台中确定直升机的机身外形以及起落架的构型和布置位置；
S2、在直升机的机身外形侧面绘制短翼的机身侧封闭曲线，并采用CFD分析曲线气动特性，根据CFD分析结果调整机身侧封闭曲线的构型，以满足短翼气动设计要求；
S3、相距机身侧面隔开一段距离平行设置一个辅助平面，在此平面上绘制起落架外侧封闭曲线，其由等比例缩小的机身侧封闭曲线而构成；
S4、填充起落架外侧封闭曲线，形成短翼外侧曲面外形；
S5、以机身侧封闭曲线和起落架外侧封闭曲线作为边界生成短翼曲面，其与短翼外侧曲面外形采用曲率连续连接，调节此处曲面张力大小，使得短翼曲面满足设计要求；
S6、对短翼外形进行结构、气动评估，如短翼不满足结构设计和气动设计要求，返回步骤S2。
进一步地，步骤S2中，根据机身侧面底部和后部构型、以及起落架的布置位置绘制机身侧封闭曲线。
进一步地，机身侧封闭曲线的上部应大于起落架支柱高度，下部应贴近直升机侧面底部外形曲线，机身侧封闭曲线的前后应自然圆滑过渡。
进一步地，步骤S3中，所述辅助平面与机身侧面的距离为短翼外侧面与机身侧面距离，应大于起落架与机身侧面的距离。
进一步地，起落架外侧封闭曲线缩小到机身侧封闭曲线的0.8左右。
进一步地，步骤S5中，曲率张力控制在0.05-0.1之间，包括端点值。
进一步地，步骤S6中，所述气动评估包括CFD或风洞试验。
进一步地，步骤S6中，所述气动设计要求包括纵向稳定性和气动阻力要求。
进一步地，在步骤S6之前，对短翼外侧曲面外形和机身侧面进行倒角连接，完成翼身融合的短翼外形设计。
进一步地，根据结构设计需求适当调节倒角大小。
有益效果：本发明提供了一种运输直升机短翼气动外形的设计方法，此设计方法简单、快捷，可根据气动和结构设计需求快速调节更新，可有效降低直升机气动阻力，已经成功应用到某大型运输直升机，有较大工程应用价值。
附图说明
图1为运输直升机的机身外形和起落架构型示意图；
图2为机身侧面的封闭曲线示意图；
图3为短翼外侧平面示意图；
图4为机身侧面和起落架外侧的封闭曲线示意图；
图5为封闭曲线的正向投影示意图；
图6为构建短翼的曲面示意图；
图7为短翼完整外形示意图。
具体实施方式
通过本发明描述的短翼外形设计方法，形成连接起落架和直升机机体的短翼构型，包括如下步骤(以航向左侧短翼为例)：
第一步：确定直升机的机身外形1(参见图1)，以及起落架2的构型和布置位置；
第二步：在直升机的机身外形1侧面上，根据机身侧面底部和后部构型、起落架2的布置位置绘制机身侧封闭曲线3，参见图2，机身侧封闭曲线3的上部应大于起落架支柱高度，下部应贴近直升机侧面底部外形曲线，机身侧封闭曲线3的前后应自然圆滑过渡，以减少气动阻力；机身侧封闭曲线3完成后采用CFD分析曲线气动特性，根据CFD分析结果调整机身侧封闭曲线3的构型，以满足短翼气动设计要求。
第三步：相距机身侧面隔开一段距离平行设置一个辅助平面，参见图3，此辅助平面与机身侧面的距离为短翼外侧面与机身侧面距离，应大于起落架与机身侧面的距离。在此平面上绘制起落架外侧封闭曲线4，参见图4-5，其由等比例缩小步骤二形成的机身侧封闭曲线3而构成，可根据需求适当微调起落架外侧封闭曲线4的位置和大小比例，起落架外侧封闭曲线4一般缩小到机身侧封闭曲线3的0.8左右。
第四步：填充第三步生成的起落架外侧封闭曲线4，形成短翼外侧曲面外形5，参见图5。
第五步：把机身侧封闭曲线3作为边界曲线一，起落架外侧封闭曲线4作为边界曲线二，一次生成短翼曲面6，参见图6，新生成的短翼曲面6与短翼外侧曲面外形5采用曲率连续连接，调节此处曲面张力大小(曲率张力控制在0.05-0.1之间)，使得短翼曲面光顺、饱满、美观。
第六步：对短翼外侧曲面外形5和机身侧面进行倒角连接(可根据结构设计需求适当调节倒角大小)，完成翼身融合的短翼外形设计,参见图7。
第七步：对短翼外形进行结构、气动(CFD或风洞试验)评估，如短翼气动外形不满足结构设计和气动设计(纵向稳定性和气动阻力)要求，需要从第二步开始适当调整曲线3和曲线4轮廓形状，以及第五步的曲面张力大小，短翼曲面外形根据调节变化自动同步更新，直至短翼外形满足结构和气动设计需求。

Claims (10)

1.一种翼身融合的运输直升机短翼外形设计方法，其特征在于,该方法包括以下步骤：
S1、在设计仿真平台中确定直升机的机身外形(1)以及起落架(2)的构型和布置位置；
S2、在直升机的机身外形(1)侧面绘制短翼的机身侧封闭曲线(3)，并采用CFD分析曲线气动特性，根据CFD分析结果调整机身侧封闭曲线(3)的构型，以满足短翼气动设计要求；
S3、相距机身侧面隔开一段距离平行设置一个辅助平面，在此平面上绘制起落架外侧封闭曲线(4)，其由等比例缩小的机身侧封闭曲线(3)而构成；
S4、填充起落架外侧封闭曲线(4)，形成短翼外侧曲面外形(5)；
S5、以机身侧封闭曲线(3)和起落架外侧封闭曲线(4)作为边界生成短翼曲面(6)，其与短翼外侧曲面外形(5)采用曲率连续连接，调节此处曲面张力大小，使得短翼曲面满足设计要求；
S6、对短翼外形进行结构、气动评估，当短翼不满足结构设计和气动设计要求，返回步骤S2。
2.根据权利要求1所述的运输直升机短翼外形设计方法，其特征在于：步骤S2中，根据机身侧面底部和后部构型、以及起落架(2)的布置位置绘制机身侧封闭曲线(3)。
3.根据权利要求2所述的运输直升机短翼外形设计方法，其特征在于：机身侧封闭曲线(3)的上部外形曲线应大于起落架支柱高度上边界，下部应贴近直升机侧面底部外形曲线，机身侧封闭曲线(3)的前后应自然圆滑过渡。
4.根据权利要求1所述的运输直升机短翼外形设计方法，其特征在于：步骤S3中，所述辅助平面与机身侧面的距离为短翼外侧面与机身侧面距离，应大于起落架与机身侧面的距离。
5.根据权利要求4所述的运输直升机短翼外形设计方法，其特征在于：起落架外侧封闭曲线(4)缩小到机身侧封闭曲线(3)的0.8。
6.根据权利要求1所述的运输直升机短翼外形设计方法，其特征在于：步骤S5中，曲面张力控制在0.05-0.1之间，包括端点值。
7.根据权利要求1所述的运输直升机短翼外形设计方法，其特征在于：步骤S6中，所述气动评估包括CFD或风洞试验。
8.根据权利要求1所述的运输直升机短翼外形设计方法，其特征在于：步骤S6中，所述气动设计要求包括纵向稳定性和气动阻力要求。
9.根据权利要求1所述的运输直升机短翼外形设计方法，其特征在于：在步骤S6之前，对短翼外侧曲面外形(5)和机身侧面进行倒角连接，完成翼身融合的短翼外形设计。
10.根据权利要求9所述的运输直升机短翼外形设计方法，其特征在于：根据结构设计需求调节倒角大小。
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