[發明專利]一種直升機機身表面凸出物氣動阻力計算方法

有效

• 申請號: 202011020501.8
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112182754B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 龍海斌;謝明;嚴軍;徐合良
• 申請（專利權）人: 中國直升機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

本發明公開了一種直升機機身表面凸出物氣動阻力計算方法，該方法首先根據來流方向前方氣流是否被阻攔的情況，將直升機機身表面凸出物進行分類，之后分別對沒有阻攔、部分阻攔和完全阻攔的機身表面凸出物進行評估和計算阻力，最后計算相加得到加裝凸出物之后的全機機身阻力。本發明可以比較快速地評估得到直升機機身表面凸出物的阻力和直升機加裝表面凸出物之后的總阻力，從而加快直升機的研發進度、降低直升機的研制成本。

技術領域

本計算方法發明屬于直升機阻力特性計算領域，涉及一種直升機機身表面凸出物阻力特性快速計算方法。

背景技術

為了提高直升機的研發進度和降低直升機研發成本，目前大多數直升機研發機構采用“一機多型”的發展模式。在現有已經在試飛或定型的直升機上加裝天線、探測器等任務設備，這樣可以比較快速地研發出可用的直升機型號。在直升機機身表面加裝的任務設備通常為機身表面的凸出物，這些機身表面凸出物導致直升機阻力增大，影響直升機部分飛行性能和品質等指標，可能導致部分指標難以實現。

以往通常采用風洞試驗或CFD計算的方法來獲得加裝機身表面凸出物之后的阻力特性。進行風洞試驗之前需要進行風洞試驗模型的設計和制造，同時在進行正式風洞試驗之前需要進行支架干擾修正試驗，因此時間周期比較長，成本也比較高。采用CFD計算方法對加裝機身表面凸出物之后的阻力特性，首先需要進行幾何修理、網格劃分和計算求解等步驟，時間周期略短，但是由于CFD計算方法固有的近似解法原理等限制，目前CFD計算方法在阻力計算方面的準確度還存在一定的誤差。

發明內容

本發明的目的是提供一種直升機機身表面凸出物氣動阻力計算方法，用以克服傳統計算方法在阻力計算過程中存在的周期長、成本高、誤差大的問題。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：

一種直升機機身表面凸出物氣動阻力計算方法，包括：

根據直升機來流方向前方氣流是否被阻攔的情況，將直升機機身表面凸出物進行分類，包括沒有阻攔、部分阻攔以及完全阻攔三種情況；

分別對沒有阻攔、部分阻攔和完全阻攔的機身表面凸出物進行計算阻力，最后計算相加得到加裝凸出物之后的全機機身阻力。

進一步地，對沒有阻攔的機身表面凸出物進行計算阻力，包括：

測量全尺寸狀態的直升機機身表面凸出物最大橫截面處的迎風面積；

初步評估沒有阻攔的直升機機身表面凸出物的類型，所述類型有三種，第一種類型是流線型的凸出物，中間沒有鏤空，凸出物的底部全部緊貼在直升機機身表面，凸出物的前后上下與直升機機身表面均為光順的外形過渡；第二種類型是通過基座連接在機身表面的細長體或扁長體凸出物，除基座連接處之外，凸出物與機身表面之間有一定的空隙；第三種類型是外形復雜的機身表面凸出物，凸出物表面設置有球體和/或拉桿和/或直角截面，或者凸出物的前后方向上有鏤空；

基于所述迎風面積，分別計算三種所述類型的沒有阻攔的機身表面凸出物的阻力。

進一步地，所述基于所述迎風面積，分別計算三種所述類型的沒有阻攔的機身表面凸出物的阻力，包括：

對于第一種類型的沒有阻攔的機身表面凸出物，阻力D₁計算公式如下：

其中，k₁為阻力計算系數，取0.35～0.45；S₁為凸出物最大橫截面處的迎風面積；所述迎風面積指的是機身或某個部件在直升機水平飛行方向上的投影面積；ρ為空氣密度，v為來流速度；

對于第二種類型的沒有阻攔的機身表面凸出物，阻力D₂計算公式如下：