[發明專利]一種提高大前進比旋翼配平收斂性的計算方法

有效

• 申請號: 202011028637.3
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112052529B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 余智豪;孟微;周云;宋彬;胡和平;鄧旭東
• 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;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/20
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

本發明屬于直升機旋翼設計與理論建模技術，公開了一種提高大前進比旋翼配平收斂性的計算方法，采用逐步逼近法方法和殘差監控方法改進旋翼配平計算方法，區別于傳統的配平迭代計算方法，一種提高大前進比旋翼配平收斂性的計算方法對前進比參數進行加密劃分，逐步逼近法計算和實時監控迭代循環中的殘差變化，該方法有效地拓展了旋翼配平的計算能力且保證配平求解精度，在大前進比狀態中有效避免了配平迭代中發散問題。

技術領域

本發明屬于直升機旋翼設計與理論建模技術，涉及一種提高大前進比旋翼配平收斂性的計算方法。

背景技術

旋翼配平是直升機分析設計階段的重要環節之一，通過設定穩定飛行狀態下目標來確定直升機周期穩態特性和駕駛員操縱，在直升機氣動、動力學和飛行力學分析中都有重要意義。在大前進比變轉速旋翼氣彈分析中，槳盤氣流的不對稱性加劇，氣動與結構耦合效應增加，微弱的操縱變化會帶來強烈的氣動、結構載荷變化，使得配平計算困難性增加，難以收斂，因此要建立適用于大前進比的旋翼配平計算方法。

目前國內外針對旋翼配平主要采用牛頓迭代法。傳統旋翼配平迭代中只在初始時刻計算Jaocbian矩陣，即整個過程只利用初始輸入生成一次Jacobian矩陣，未考慮實際結果與初始輸入的偏差對Jacobian矩陣的影響。這導致在大前進比配平中Jacobian矩陣質量差，且大前進比狀態下的氣彈計算復雜性增加，對初始輸入的敏感性增加，都容易引發數值發生問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題：提出一種提高大前進比旋翼配平收斂性的迭代計算方法，用于大前進比變轉速旋翼氣彈配平計算，解決大前進比變轉速旋翼配平計算困難甚至發生的問題，能在設計階段通過仿真分析確定直升機穩態飛行中的駕駛員操縱和旋翼特性。

本發明的技術方案：

一種提高大前進比旋翼配平收斂性的計算方法,包括以下步驟：

第一步：劃分目標前進比參數；

第二步：設定配平目標，所述配平目標為槳轂六力，建立配平平衡方程組；采用手動輸入或者內部計算兩種方式給出第一個前進比參數下的初始操縱輸入；

第三步：根據初始操縱輸入和配平目標生成Jacobian矩陣；

第四步：進入迭代循環進行旋翼氣彈計算；循環中采用牛頓迭代法調用Jacobian矩陣，直至迭代收斂得到最新的操縱值；

第五步：將迭代收斂時的操縱值作為下一個前進比參數下的操縱輸入，重復進行第三、四步，直到完成所有前進比參數的計算，完成大前進比旋翼配平求解，得到配平目標配平后的操縱值。

進一步，所述第四步中，還包括：

設定收斂準則設定值；每一次迭代得到新的操縱值，并結合上一次迭代結果計算出殘差值，迭代循環中引入實時監控殘差方法，根據殘差值與收斂準則設定值的關系判斷迭代的收斂性。

進一步，若殘差值高于收斂準則設定值，則迭代尚未收斂，進入殘差監控環節；若殘差值小于上一次迭代的殘差值，則繼續進行迭代。

進一步，若殘差值大于與上一次迭代的殘差值，則跳出迭代循環并根據此時的操縱值與配平目標重新生成Jacobian矩陣，重新開始新一輪的迭代循環。

進一步，若殘差低于收斂準則設定值，則迭代收斂，當前前進比參數下的配平計算結果作為最新的操縱值。

進一步，所述第一步中的前進比參數劃分包括：采用正弦加密將前進比參數劃分為一組數值；劃分結果如下：

其中，N_s為劃分的前進比參數個數。

進一步，所述第一步中，還包括：建立旋翼動力學模型和旋翼載荷計算模型。