一种旋翼配平参数匹配方法与流程

本发明涉及一种旋翼配平参数匹配方法，属于风洞试验。

背景技术：

1、直升机是利用旋翼提供升力、推进力和操纵力的飞行器，直升机空气动力学的重要研究内容是旋翼空气动力学。利用风洞的相对来流来可准确模拟直升机平飞、斜下降、爬升等飞行状态，从而获得旋翼模型在不同飞行状态下的气动特性。目前试验方法普遍采用适用于型号研制的定升力（抗重力）、阻力（抗风阻）系数配平策略，即依据旋翼天平实时载荷变化，改变直升机旋翼模型的姿态和主轴倾角，逐步逼近直至最后达到指定配平参数。配平过程中涉及的载荷包括升力力、阻力、俯仰力矩、滚转力矩，配平控制参数包括旋翼总距、纵向/横向周期变距、主轴倾角，配平预期达到的目标是垂向力和水平力系数达到指定值，俯仰和滚转力矩逾近零值，这种方法比较接近于真实直升机的飞行状态。因此，合理地确定旋翼模型风洞试验时所需配平参数的目标值，是准确评估旋翼气动性能试验的必要条件。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种旋翼配平参数匹配方法，通过该方法能够有效的准确评估旋翼气动性能。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种旋翼配平参数匹配方法，包括以下步骤：

4、s1，根据全尺寸直升机设计的起飞重量g确定试验模型的抗重力系数cg;

5、s2,根据全尺寸直升机的当量阻力面积s确定试验模型平飞状态的抗风阻系数cd;

6、步骤s2中，包括以下子步骤：

7、s21，根据全尺寸直升机的当量阻力面积s确定试验模型的抗风阻力d；

8、s22，根据试验模型的抗风阻力d确定其平飞状态的抗风阻系数cd；

9、s3：根据试验模型的抗重力系数cg、平飞状态的抗风阻系数cd以及斜飞角度γ，确定其斜飞状态的抗风阻系数cdo。

10、进一步的，步骤s1中，抗重力系数cg的计算方式如下：

11、

12、其中，ω为旋翼旋转角速度、r为旋翼半径、ρ为大气密度。

13、进一步的，步骤s21中，抗风阻力d的计算方式如下：

14、

15、其中，v为来流速度、ρ为大气密度，l为试验模型的缩尺比例。

16、进一步的，步骤s22中，平飞状态的抗风阻系数cd以旋翼桨尖速度无量纲化，具体计算方式如下：

17、

18、其中，μ为旋翼前进比。

19、进一步的，μ的计算方式如下：

20、。

21、进一步的，在步骤s3中，斜飞状态的抗风阻系数cdo以旋翼桨尖速度无量纲化，具体计算方式如下：

22、。

23、进一步的，在步骤s3中，直升机爬升飞行工况时斜飞角度γ为正，直升机斜下降飞行工况时斜飞角度γ为负。

24、进一步的，风洞试验时，采用给定抗重力系数、给定抗风阻系数（包含平飞的抗风阻系数和斜飞的抗风阻系数），桨毂俯仰力矩和滚转力矩为零的配平策略，依据旋翼天平实时载荷变化，调整旋翼模型的姿态和主轴倾角，逐步逼近直至最后达到指定配平参数。

25、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

26、本发明的一种旋翼配平参数匹配方法，为确定旋翼模型风洞试验时所需配平参数的目标值提供了合理地方法，依据全尺寸直升机的设计起飞重量、当量阻力面积等获得的不同飞行状态下抗重力系数和抗风阻系数，开展旋翼模型配平风洞试验，可以较为精准地使旋翼缩尺模型的风洞试验结果转换成为全尺寸旋翼在实际飞行状态的气动特性，为优化和确定直升机旋翼气动方案提供可靠的试验依据。

技术特征：

1.一种旋翼配平参数匹配方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种旋翼配平参数匹配方法，其特征在于：步骤s1中，抗重力系数cg的计算方式如下：

3.如权利要求2所述的一种旋翼配平参数匹配方法，其特征在于：步骤s21中，抗风阻力d的计算方式如下：

4.如权利要求3所述的一种旋翼配平参数匹配方法，其特征在于：步骤s22中，平飞状态的抗风阻系数cd以旋翼桨尖速度无量纲化，具体计算方式如下：

5.如权利要求4所述的一种旋翼配平参数匹配方法，其特征在于：μ的计算方式如下：

6.如权利要求5所述的一种旋翼配平参数匹配方法，其特征在于：在步骤s3中，斜飞状态的抗风阻系数cdo以旋翼桨尖速度无量纲化，具体计算方式如下：

7.如权利要求1所述的一种旋翼配平参数匹配方法，其特征在于：在步骤s3中，直升机爬升飞行工况时斜飞角度γ为正，直升机斜下降飞行工况时斜飞角度γ为负。

8.如权利要求1所述的一种旋翼配平参数匹配方法，其特征在于：风洞试验时，采用给定抗重力系数、给定平飞和斜飞的抗风阻系数，桨毂俯仰力矩和滚转力矩为零的配平策略，依据旋翼天平实时载荷变化，调整旋翼模型的姿态和主轴倾角，逐步逼近直至最后达到指定配平参数。

技术总结
本发明公开了一种旋翼配平参数匹配方法，包括步骤：S1：根据全尺寸直升机的设计起飞重量G确定试验模型的抗重力系数C<subgt;G</subgt;；S2：根据全尺寸直升机的当量阻力面积S确定试验模型平飞状态的抗风阻系数C<subgt;D</subgt;；S3：根据试验模型的抗重力系数C<subgt;G</subgt;、平飞状态的抗风阻系数C<subgt;D</subgt;以及斜飞角度γ，确定其斜飞状态的抗风阻系数C<subgt;Do</subgt;。本发明合理地确定旋翼风洞试验所需配平参数的目标值，能够较为精准地使旋翼缩尺模型的风洞试验结果转换成为全尺寸旋翼在实际飞行状态的气动特性，为优化和确定直升机旋翼气动方案提供可靠的试验依据。

技术研发人员：袁红刚,张卫国,梁勇,黄志银,王畅,杜旭
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14