[發明專利]一種用于渦槳動力無人機飛行性能計算的推阻體系劃分方法

有效

• 申請號: 201911229107.2
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN110937129B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 袁正中;吳以婷;史文卿;張效瑜;裴譞;張雷
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司成都飛機設計研究所
• 主分類號: B64F5/00
• 分類號: B64F5/00;B64D27/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

1.一種用于渦槳動力無人機飛行性能計算的推阻體系劃分方法，其特征在于，所述的方法包括如下步驟：

分別對飛行性能計算推阻體系劃分中飛機氣動力特性、渦槳發動機特性和螺旋槳特性進行修正；

不考慮螺旋槳滑流影響的工作狀態飛機氣動力特性修正公式如下：

(CL,CD)＝(CL,CD)_參考+(ΔCD)_零阻+(ΔCL，ΔCD)_氣彈+(ΔCD)_雷諾數+(ΔCD)_外掛

其中，參考狀態極曲線(CL,CD)_參考隨氣壓高度、飛行馬赫數和迎角變化；全機配平零阻修正量(ΔCD)_零阻隨飛行馬赫數變化；氣彈修正量(ΔCL，ΔCD)_氣彈隨氣壓高度、飛行馬赫數、迎角變化；雷諾數修正量(ΔCD)_雷諾數隨氣壓高度、飛行馬赫數變化；外掛物修正量(ΔCD)_外掛隨飛行馬赫數變化，上述數據可基于風洞試驗或計算流體力學得到；

裝機后的渦槳發動機特性修正公式如下：

其中，P_裝機為裝機輸出功率；P₀為臺架功率特性；為實際裝機引氣量帶來的功率損失；為實際裝機功率提取帶來的功率損失；為螺旋槳轉速偏差帶來的功率損失；F_裝機為發動機尾噴推力，修正過程同裝機輸出功率，為總壓損失功率修正系數；

螺旋槳裝機特性基于螺旋槳自由流效率曲線得到，

首先，通過下述公式獲取無量綱參數前進比和功率系數：

上式中，J為前距比；Cp為功率系數；V為飛機飛行速度；n為螺旋槳轉速；ρ為大氣密度；D為螺旋槳直徑；

其次，利用進距比和功率系數在自由流效率曲線上求得自由流效率η₀，然后根據螺旋槳安裝形式不同，拉槳進行機身或發動機短艙修正和空氣壓縮性修正，推槳進行空氣壓縮性修正和尾噴管修正，修正公式如下：

其中，η_裝機為螺旋槳裝機后的效率，為發動機短艙修正量，為尾噴管修正量，為空氣壓縮性修正量；

分別得出渦槳發動機與螺旋槳的交互特性、飛機與螺旋槳的交互特性、飛機與發動機的交互特性；

所述的渦槳發動機與螺旋槳的交互特性為發動機與螺旋槳共同工作狀態下的推力特性；通過獲得的裝機功率和螺旋槳裝機特性，獲得螺旋槳推力或拉力，再疊加噴管推力：

其中，F_螺旋槳是螺旋槳推力或拉力，F_裝機是發動機裝機后的噴管推力，P_裝機為發動機裝機后的輸出功率，η_裝機為螺旋槳裝機后的效率，V為飛機飛行速度；

飛機與螺旋槳的交互特性為螺旋槳對于氣流的加速和旋轉所產生的對飛機升力和阻力的影響特性；

飛機與發動機交互特性是考慮進氣道溢流阻力的影響；參考渦噴動力飛機推阻劃分，將飛機與發動機交互特性劃分到推力，飛機與發動機的交互特性修正公式為：

FI＝0.5ρV²SC_DI

其中：FI為進氣道溢流阻力的影響，ρ為大氣密度，V為飛機飛行速度，S為參考面積，C_DI為進氣道溢流阻力系數；

根據修正后的飛機氣動力特性及飛機與螺旋槳的交互特性、飛機與發動機的交互特性，得出飛機工作狀態氣動力特性；

根據修正后的渦槳發動機特性、修正后的螺旋槳特性及渦槳發動機與螺旋槳的交互特性、飛機與發動機的交互特性，得出整個推進系統裝機推力。

2.根據權利要求1所述的一種用于渦槳動力無人機飛行性能計算的推阻體系劃分方法，其特征在于，所述影響特性為

B＝F_螺旋槳/(0.5ρV²S_槳盤)

其中：ΔCL為升力系數影響量，ΔCD為阻力系數影響量，B為槳盤系數，α為迎角，F_螺旋槳是螺旋槳推力或拉力，ρ為大氣密度，V為飛機飛行速度，S_槳盤為螺旋槳槳盤面積。

3.根據權利要求2所述的一種用于渦槳動力無人機飛行性能計算的推阻體系劃分方法，其特征在于，整個推進系統裝機推力為：

T_裝機＝F_螺旋槳+F_裝機-FI

其中，T_裝機為整個推進系統裝機推力，F_螺旋槳是螺旋槳推力或拉力，F_裝機是發動機裝機后的噴管推力，FI為進氣道溢流阻力的影響。