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1、总第192期直升机技术GeneralSerialNo.1922017年第2期HELICOPTERTECHNIQUENo.22017文章编号:1673-1220(2017)02-001-05共轴双旋翼悬停状态气动参数优化计算陈金鹤,刘长文,汪正中(中国直升机设计研究所,直升机旋翼动力学重点实验室,江西景德镇333001)摘要基于动量叶素理论(BEMT),计入共轴双旋翼的线性气动干扰模型,建立轴流状态下的气动布局参数非线性规划模型,采用二次序列规划算法(SQP)进行优化计算。结果表明共轴双旋翼拉力系数CT=0.004时,线性、非线性扭转的需用功率基本无差别;基于Harringt
2、on旋翼2,弦长优化能够有效提升旋翼悬停效率。关键词气动干扰;气动参数;优化计算中图分类号:V212.11文献标识码:AOptimalTwistDistributiononCoaxialHelicopterRotorsCHENJinhe,LIUZhangwen,WANGZhengzhong(ScienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanicsLaboratory,ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute,Jingdezhen333001,China)AbstractThispaperp
3、resentedamethodswhichoptimalcoaxialrotorgeometrybecalculatedinhover.Theaerodynamicloadsweresolvedbybladeelementmomentumtheory(BEMT)withmutual-lyinducedinflow.Nonlinearprogrambasedoncomputationalproceduresofaerodynamicloadwasdeveloped,tosolveitbysparesequentialQuadraticprogramming(SQP).Ther
4、esultofthismethod-ologyrepresentedthatwhencoaxialrotorthrustcoefficientis,CT=0.004,therotorpowercoeffi-cientbasedonlinearornonlineartwistisnodifference,howeverfigureofmeritofcoaxialsystemcanbeimprovedsignificantlyby18.4%,whichoptimalchorddistributiononcoaxialrotorsystem.Keywordsaerodynamic
5、interaction;optimalcoaxialgeometry;SQP同时共轴桨叶结合了正负的扭转梯度,上下旋翼桨0引言叶可以采用不同的扭转分布;通过上、下旋翼桨叶使悬停时,共轴双旋翼上下旋翼之间存在气动干用不同的扭转分布,使下旋翼桨叶运行在与上旋翼扰现象,其中上旋翼对下旋翼诱导干扰的影响起着桨叶相似的状态,从而降低下旋翼桨叶桨尖阻力,使主要作用。目前常用的分析方法通常认为上旋翼处悬停效率有显著的提升。可见桨叶气动布局参数的于干净气流环境,而下旋翼受上旋翼下洗流的影响,选择直接影响着共轴双旋翼的悬停效率。收稿日期:2016-11-09基金项目:论文受重点实验室基金一般
6、项目(编号:9140C400601140C40001)资助。作者简介:陈金鹤(1989-),男,安徽桐城市人,硕士,助理工程师,主要研究方向:直升机飞行动力学。·2·直升机技术总第192期国内外针对共轴双旋翼系统的气动干扰特性及其中,ϕ为诱导入流角,ϕ=λ(r)/r。′参数优化进行了相关分析计算,Theodore基于BE-dC=4F(λ(r)+λ(r)+λ(r))λ(r)rdrTucuuuluuuuMT理论,考虑桨尖损失因子,地面效应影响,建立(1.4)诱导入流线性干扰模型和尾迹重叠模型,与试验数′dC=4F(λ(r)+λ(r)+λ(r))λ(r)rdrTlclllulll
7、l[1]据对比较好;Leishman将单旋翼的动量叶素理论(1.5)方法(BEMT)推广到共轴旋翼,用于共轴旋翼、共轴其中,λ′(r)、λ′(r)分别为下旋翼对上旋翼桨盘径luul螺旋桨的性能优化研究,使悬停和/或轴向飞行状态向位置r处的干扰入流、上旋翼对下桨盘径向位置u[2]下的效率最大化;国内刘铖基于BEMT及诱导入r处的干扰入流;应用Biot-Savart定理[4]并简化后l流线性模型,针对不同前进比和旋翼间距,分析了双得到单旋翼构型距旋翼桨盘平面下位置y处和叶素[3]旋翼的气动特性及功率变化等;目前国内并未
