直升机高原环境飞行性能计算方法研究

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1、总第189期2016年第3期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUEGeneralSerialNo．189No．32016文章编号：1673．1220(2016)034301-05直升机高原环境飞行性能计算方法研究徐自芳1，洪永军1，朱清华2(1．中国直升机设计研究所，江西景德镇333001；2．南京航空航天大学，江苏南京210016)摘要提出了一种适合高原的高精度直升机飞行性能计算方法。首先建立全机气动力模型，并进行飞行动力学建模，计算了全配平姿态的需用功率；再分析了发动机功率高度温度特性模型和耗油率高度温度特性；最后验证方法

2、的有效性和精度性。关键词高原；飞行性能；高精度；计算方法中图分类号：V212．13；V212．4文献标识码：AResearchonCalculationMethodofHelicopterFlightPerformanceforPlateauEnvironmentXUZifan91，HONGYongjunl，ZHUQinghna2(1．ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China；2．N删ingUniversityofAeronauticsan

3、dAstronandes，N删ing210016，China)AbstractProposedasuitablecalculationmethodforhelicopterflightperformanceinplateauenvi-ronment．Firstly．establishedaircraftaerodynamicmodelandflightdynamicsmodeltogivethere—quiredpowerbasedontrimstate，thenanalyzedhelicopterenginepowerandfuelc

4、onsumptionchar-acteristics，lasflyverifiedtheeffectivenessandaccuracyofthemethod．Keywordsplateau；flightperformance；highprecision；calculationmethod0引言我国地形复杂，雪灾、地震等自然灾害频发，雪域高原地带尤为显著，直升机以其垂直起降、空中悬停等优势在紧急救援任务中发挥着至关重要的作用。高原环境飞行，特别是在我国的青藏高原飞行，具有温差大、气压低、空气密度低等特点，对直升机的飞行性能提出了严峻考验

5、。直升机飞行性能主要取决于飞行时直升机需用功率和发动机可用功率。常规的直升机飞行性能计算⋯采用简化的滑流理论和叶素理论，仅计算旋翼桨叶特征剖面的气动力，且不考虑气动干扰，仅简单地配平直升机飞行姿态，同时发动机功率和耗油率的高度温度模型也较为粗略。为了建立适合高原的高精度直升机飞行性能计算方法，本文首先利用叶素积分法计算旋翼需用功率，并考虑高原地区空气低密度对直升机桨叶翼型气动特性的影响，机身姿态角对需用功率的影响及收稿日期：2016—05—06作者简介：徐自芳(1992一)，女，江西景德镇人，硕士研究生，主要研究方向：直升机总体设计。·

6、2·直升机技术总第189期旋翼对机身、平尾等的气动干扰，进而建立高精度的适合高原飞行的直升机需用功率计算方法。然后考虑高原高度温度对直升机发动机的影响，建立适合直升机高原飞行性能计算的发动机功率高度温度特性模型和耗油率高度温度特性模型，以用于直升机飞行性能计算中的可用功率的计算。1需用功率对于单旋翼直升机，其水平飞行时的需用功率包括旋翼、尾桨、附件设备(液压泵、电机等)需用功率和传动系统功率损失等。旋翼、尾桨功率按照下述方法计算，附件设备需用功率和传动系统功率损失按占全机需用功率的5％计算。1．1全机气动力1．1．1旋翼叶素相对气流的切

7、向速度坼、垂向速度啡和径向速度‰分别(如图1所示)为：Ur=哳sin砂+VZco缈(1)坼=(％co渺一吻sinlIb)si叩+(13y+影i)cos#(2)％=(tI_=rco&／,一tJzsinllb)cos#+(秽y+口i)sin#(3)⋯耘⋯．乒图1桨叶剖面受力及来流速度U，、以和UR示意图其中，％、t，y、移z分别为飞行速度在x、y、z三个轴方向的分量，卢和沙分别为桨叶挥舞角和方位角。t，i为旋翼诱导速度，可以通过式(4)计算取得：耽(r，妒)=A。+A，i／-sin吵+Ac百／-c。缈(4)式中：A”A。和A。分别为人流常数

8、项、正弦项和余弦项，通过应用Pitt—Peters[2’动态人流理论计算得出。挥舞响应采用韦恩·约翰逊口1的经验方法计算。叶素迎角表达为：d=00+0加+A1scos驴+B1ssin砂+arctan(U．P