直升机气动布局参数对飞行性能的推荐域分析

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1、总第176期2013年第3期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．176No．32013文章编号：1673—1220(2013)03-001-05直升机气动布局参数对飞行性能的推荐域分析邱良军，吴希明，徐玉貌(中航工业直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要直升机气动布局参数对直升机的飞行性能有着显著的影响，使用多目标粒子群优化算法可以求解气动布局参数对飞行性能的推荐域，根据指标要求或者原准机型得到一组可以接受的飞行性能目标，求解直升机气动布局参数的推荐域，使得推荐域内气动布局参数组合的对应飞行性能不低于飞行性能目标，进而配合其它限制完成参数优化。根据这

2、一方法对算例直升机的主旋翼轴、短翼和水平尾翼的气动布局参数进行分析，给出其对飞行性能的推荐域解集，表明该方法的有效性，并总结这些气动布局参数推荐域边界的主要规律。关键词直升机；气动布局参数；多目标优化；粒子群算法；推荐域中图分类号：V211．52文献标识码：AAnalysisoftheFeasibleZoneofHelicopterAerodynamicParametersforPerformanceQIUIAangjun，WUXiming，XUYumao(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，C

3、hina)AbstractThehelicopterparameterstakepartinperformance。Bygivingtheboundaryofaceepta．bleperformance，themulti—objectparticleswarmoptimizationwasusedtocalculatethefeasiblezoneofparameterswhichperformancewouldmeettherequirementinside．ThemethodWasgoingtobeusedtocalculatethesamplehelicopter．Thefeas

4、iblezonesofmainrotorshaft，wingandtailplaneweregiven．Thelawsofthesefeasiblezoneswerealsosummarized．Keywordshelicopter；aerodynamicparameter；multi—-objectoptimization；particleswarmmeth-·od；feasiblezone0引言直升机气动布局参数主要包括平尾的水平位置、安装角和面积，短翼的安装角和面积，旋翼轴的高度和前倾角等。这些气动布局参数对直升机的飞行性能有着显著的影响。但在工程实际中，直升机的气动布局参数设计

5、往往还要考虑飞行品质、桨毂力矩、尺寸限制和结构限制等条件，飞行性能并不是对这些参数的唯一约束，最佳性能对应的气动布局参数组合不一定能够满足其它的限制条件，甚至会是不可行的气动布局参数组合，所以以求解最佳性能对应气动布局参数组合为目标的传统优化方法并收稿日期：2013一03—26作者简介：邱良军(1987一)，男，广东普宁人，本科，主要研究方向：直升机飞行性能、直升机参数优化。·2·直升机技术总第176期不完全适用于实际设计。本文提出一种使用多目标粒子群优化方法求解直升机气动布局参数推荐域的方法，根据指标要求或者原准机型得到一组可以接受的飞行性能目标，求解直升机气动布局参数的推荐域，使得

6、推荐域内气动布局参数组合的对应飞行性能不低于飞行性能目标。在后续的气动布局参数综合优化设计中就可以使用这一推荐域约束引导气动布局参数设计，保证综合设计结果的飞行性能不低于预期。粒子群优化算法(Particle$wal'lnoptimization，PSO)是由Kennedy和Eberhart于1995年提出的一种基于群体智能的随机优化算法，通过群体中微粒间的合作与竞争而产生的群体智能指导优化搜索，具有在全局变量空间中寻找最优点的特点。应用PSO求解多目标优化问题的关键在于合理选择全局最优解和历史最优解，以引导粒子的飞行，满足算法在Pareto前沿的收敛性和分布性⋯。本文首先通过动态计算

7、粒子间的距离和拥挤度来维护外部集，引导粒子向推荐域边界解最稀疏的变量空间飞行，给出使用多目标粒子群优化算法求解气动布局参数推荐域的方法，然后使用该方法对算例直升机气动布局参数进行求解，给出其对飞行性能的推荐域解集，证明该方法的有效性，并总结气动布局参数推荐域边界的主要规律。1多目标粒子群优化算法求解推荐域的流程1．1基础粒子群优化算法粒子群算法是对鸟群觅食过程的迁移和群集的模拟，采用速度一位移模型，将群体中的每个个体看作是在Ⅳ维变量空间中没有体