[发明专利]一种针对复合推力构型直升机的两侧推进螺旋桨优化方法

权利要求书

1.一种针对复合推力构型直升机两侧推进螺旋桨的优化方法，其特征在于，所述方法首先获取复合推力构型直升机两侧推进螺旋桨的几何参数和工作参数，然后基于建立螺旋桨气动设计优化模型；该过程具体包括以下步骤：

第一步，确定优化模型中的优化变量，螺旋桨气动设计优化变量包括转速、螺距、实度和梢根比；

第二步，确定优化模型中的优化目标，优化目标为：以螺旋桨工作效率最高；以悬停状态、巡航速度和最大前飞速度下三个点螺旋桨工作效率最大作为目标函数，给每个状态点分配一权重系数；根据所述目标函数，确定不同飞行状态下螺旋桨功率需用功率最小，并找到相对应的几何参数值，具体包括：

通过优化算法，获得所述目标函数的最优解；

所述最优解为功率库中最小功率值所对应的几何参数值；

第三步，在模型中设置两个约束条件，第一为拉力需求条件，机体两侧的螺旋桨需要满足各自前向拉力的需求，第二为反扭矩需求条件，螺旋桨产生的合力矩需要满足旋翼反扭矩的需要。

2.根据权利要求1所述的一种针对复合推力构型直升机两侧推进螺旋桨的优化方法，其特征在于，所述获取复合推力构型直升机两侧推进螺旋桨的几何参数和工作参数具体为：

首先，确定螺旋桨直径:

其中，Ma_R,k表示桨尖马赫数临界值，V表示前飞速度，n_s表示螺旋桨转速，通过设定桨尖马赫数的要求，求出螺旋桨直径；

其次，螺旋桨桨叶数目的确定由所需要的气动特性、效率及实度决定；

桨叶翼型要求叶素在尽量大的速度范围和攻角范围内都有高升阻比和较稳定的气动力；

桨叶平面形状对于大功率发动机带动的高速螺旋桨，根据气流特征，从而更好地吸收发动机功率，采用矩形或扇形桨叶；

最后，螺旋桨的螺距根据实际模型中由力的平衡为基础，计算后得出。

3.根据权利要求1或2所述的一种针对复合推力构型直升机两侧推进螺旋桨的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括以下步骤：

301)确定螺旋桨几何参数；

302)建立螺旋桨气动力模型：螺旋桨气动力建模：旋翼为右旋，悬停状态左侧螺旋桨提供正拉力，右侧螺旋桨提供负拉力以平衡反扭矩；

螺旋桨气动力计算采用动量-叶素组合理论；

根据所求的螺旋桨前向拉力求出此时的左右螺旋桨的桨矩，并根据桨矩求出两个螺旋桨的扭矩；

303)通过引入pointer算法，针对悬停状态螺旋桨的需用功率、巡航状态螺旋桨的需用功率以及最大平飞速度状态下的螺旋桨需用功率进行计算；

304)每通过步骤303)计算一次，判断是否达到预设步数；

若未达到预设步数，首先判断螺旋桨各功率计算结果是否满足约束要求；

若不满足，则修改螺旋桨几何参数，返回步骤301),重新计算；

若满足，则收集该参数点，再修改螺旋桨几何参数，返回步骤301),重新计算；

若达到预设步数，执行：在所有收集点中搜寻螺旋桨需用功率最小时所对应的参数点；

305)输出该螺旋桨几何参数点，结束运算。

4.根据权利要求3所述的一种针对复合推力构型直升机两侧推进螺旋桨的优化方法，其特征在于，悬停状态下螺旋桨需用功率通过计算旋翼的反扭矩得到每个螺旋桨的拉力，求出螺旋桨相应的扭矩再计算得到每个螺旋桨相应的功率：

P＝M·ω

其中，Ma_R,k表示桨尖马赫数临界值，V表示前飞速度，n_s表示螺旋桨转速；

前飞状态下螺旋桨需用功率通过计算旋翼的反扭矩和前飞时的全机阻力每个螺旋桨的拉力，得到螺旋桨相应的扭矩再计算得到每个螺旋桨相应的功率。