直升机桨叶气动外形逆向分析与建模技术研究

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870515-S180学科分类号：082503硕士学位论文直升机桨叶气动外形逆向分析与建模技术研究研究生姓名王晓峰学科、专业航空宇航制造工程研究方向逆向工程指导教师张丽艳教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringReverseAnslysisandReconstructionofAero

2、dynamicConfigurationofHeliicopterBladeAThesisinAerospaceManufactureEngineeringbyWangXiaofengAdvisedbyProfessorZhangLiyanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中

3、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要旋翼桨叶是直升机的关键部件，是直升机的主要气动面，直升机的升力、机动性能、快速巡航和悬停性能都与旋翼桨叶的气动外形有着密切的关系。传统的旋翼桨叶气动外形设计是根据直升机的机动性能要求，分别进行翼型型号的选择、扭转角分布设计、桨叶平面形状的选择

4、和桨尖形状的设计，这是一个高知识含量的复杂设计过程。为了缩短旋翼桨叶气动外形的设计周期，提高设计可靠性，本文研究了直升机桨叶气动外形反求技术，包括桨叶气动外形逆向分析和桨叶外形曲面重建。通过实测点云数据来获得桨叶的气动外形设计参数，同时采用逆向建模方法获取桨叶外形曲面数字化模型，从而可以快速获取桨叶设计知识，为新型号桨叶提供设计参考和对比分析依据。本文还在桨叶气动外形分析关键技术、提出实现方法的基础上开发了基于实测点云数据的桨叶气动外形逆向分析软件系统。本文的主要研究内容如下：（1）分析比较了常见的数据测量方法和测量设备，提出了适用于直升

5、机桨叶的数字化测量方案，采用Tritop摄影测量和ATOS结构光测量相结合的方式进行桨叶外形数据采集。研究了桨叶测量数据的处理方法，包括数据拼合、去噪、修补、光顺、数据精简等内容。（2）面向旋翼桨叶逆向设计的应用需求，深入研究了基于实测点云数据的桨叶气动外形分析技术。针对直升机桨叶外形结构特点和实测点云数据的特点，提出了一套桨叶气动外形分析方案和桨叶气动外形参数的提取方法，用于最终确定桨叶翼型位置分布和翼型的型号，并获得桨叶弦长、扭转角和厚度分布等桨叶外形几何参数。（3）以Imageware和CATIA为软件平台，对桨叶外形逆向造型技术进

6、行了深入的研究，内容包括：剖面截取点云、点云拟合曲线、曲线编辑和曲面重构等，并对重构的桨叶外形曲面进行精度和光顺性分析。（4）在深入研究桨叶气动外形分析关键技术并提出一套解决方法的基础上，开发了基于实测点云数据的桨叶气动外形参数分析软件系统，并通过多个型号桨叶实例验证了软件系统的实用性。关键词：逆向工程，旋翼桨叶气动外形，点云数据，特征参数提取，曲面重建IABSTRACTAsacriticalcomponentandthemainaerodynamicpartofhelicopter,therotorbladehasacloserelat

7、ionshipwiththeliftforce,mobility,quickcruiseandhoverperformance.Thetraditionalaerodynamicshapedesignofrotorbladeisacomplexandtime-consumingprocess,inwhichthebaldeaerofoil,torsionangledistribution,bladetipshapemustbechosenanddesignedrespectively,accordingtothedesignrequire

8、mentofhelicoptermaneuverperformance.Inordertoshortentheaerodynamicshapedesigncycleofrotorbladean