[发明专利]一种旋翼桨叶结冰气动特性评估方法、电子产品和存储装置

说明书

本发明属于旋翼桨叶防/除冰设计领域，综合考虑直升机的云雾结冰环境、桨叶流场特性、桨叶水滴撞击特性和桨叶结冰参数影响等因素提出一种旋翼桨叶结冰气动特性评估方法、电子产品和存储装置。基于直升机飞行包线评估旋翼桨叶剖面气动环境；以桨叶结冰核心影响参数作为结冰条件，执行结冰分析方法，确定桨叶结冰核心影响水滴直径；以桨叶结冰核心影响水滴直径为结冰条件，再次采用结冰分析方法进一步求解桨叶冰型，并基于该桨叶冰型确定桨叶防除冰防护范围。为桨叶加热组件控制率设计提供依据，从而提升直升机复杂云雾结冰环境作战能力。

技术领域

本发明属于旋翼桨叶防/除冰设计领域，综合考虑直升机的云雾结冰环境、桨叶流场特性、桨叶水滴撞击特性和桨叶结冰参数影响等因素提出一种旋翼桨叶结冰气动特性评估方法、电子产品和存储装置。

背景技术

为满足直升机全天候作战需求，实现云雾结冰环境飞行，攻克旋翼结冰环境下适应性，使直升机飞行性能满足设计要求成为型号研制的重难点。旋翼结冰严重影响桨叶翼型的气动效率，使旋翼升力下降、需用功率增加，甚至影响全机的动稳定性及振动特性，危及直升机飞行安全。为保证直升机在云雾结冰环境条件下的飞行安全，旋翼系统需加装防/除冰系统,旋翼桨叶结冰气动特性研究是旋翼防/除冰设计的基础。

因此需要有效的评估直升机飞行包线内不同云雾结冰环境下的旋翼桨叶结冰特性，可以确定桨叶的结冰范围、结冰速率，为旋翼防/除冰系统提供准确的桨叶结冰防护范围，为桨叶加热组件控制率设计提供依据，从而提升直升机复杂云雾结冰环境作战能力。

发明内容

本发明的目的是提出一种满足直升机飞行包线要求的旋翼桨叶结冰特性评估方法、电子产品和存储装置，用于旋翼防/除冰系统加热组件设计，提升直升机复杂云雾结冰环境的飞行能力。

本发明提供一种旋翼桨叶结冰气动特性评估方法，该方法包括以下步骤：

S1：基于直升机飞行包线评估旋翼桨叶剖面气动环境，包括桨叶剖面气动迎角和来流马赫数；

S2：以桨叶结冰核心影响参数作为结冰条件，执行结冰分析方法，确定桨叶结冰核心影响水滴直径；

S3：以桨叶结冰核心影响水滴直径为结冰条件，再次采用结冰分析方法进一步求解桨叶冰型，并基于该桨叶冰型确定桨叶防除冰防护范围。

进一步地，步骤S1中，通过涡流理论、叶素理论建立直升机飞行动力学模型配平求得桨叶剖面气动迎角，通过等效桨叶二维流场来流马赫数第一公式获得来流马赫数。

进一步地，假定旋翼桨叶各剖面翼型段无展向流，通过等效桨叶二维流场来流马赫数第一公式得出用于结冰计算的翼型剖面气动环境，所述第一公式为：

其中，

M_2D为翼型剖面结冰条件下的来流马赫数，Cp_max为翼型剖面最大压力系数，M_tip为桨叶桨尖马赫数。

进一步地，步骤S2中，结冰环境采用CCAR-29部附录C的结冰包线，包括最大连续结冰包线和最大间断结冰包线，以桨叶结冰核心影响参数作为结冰条件，执行结冰分析方法。

进一步地，所述桨叶结冰核心影响参数确定方法，以水滴直径作为变量，分析两类结冰环境下桨叶各翼型剖面水滴收集率，得出桨叶水滴收集率最严酷状态对应的水滴直径。

进一步地，所述结冰分析方法基于气动环境和结冰条件获得桨叶结冰时的流场、水滴撞击特性；结冰分析方法采用非定常N-S方程和气液两相流法来模拟冰层增长过程。

进一步地，所述结冰分析方法具体包括如下步骤：

S2.1：翼型网格生成；

S2.2：根据结冰条件和桨叶剖面气动环境采用气液两相流求解翼型非定常流场特性；