[發(fā)明專利]一種共軸剛性雙旋翼氣動(dòng)配平方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011215666.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN112199784B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 招啟軍;原昕;王博;趙國慶;陳希;張夏陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/17;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王立普

1.一種共軸剛性雙旋翼氣動(dòng)配平方法，其特征在于，包括：

構(gòu)建共軸剛性雙旋翼的典型剖面翼型的升力線斜率Kriging代理模型和阻力系數(shù)Kriging代理模型；

基于所述升力線斜率Kriging代理模型和所述阻力系數(shù)Kriging代理模型，采用動(dòng)量葉素理論、尾跡疊加干擾模型及非均勻入流模型，構(gòu)建共軸剛性雙旋翼前飛氣動(dòng)模型；

以初始操縱量作為所述共軸剛性雙旋翼前飛氣動(dòng)模型的初始輸入，采用所述共軸剛性雙旋翼前飛氣動(dòng)模型和牛頓迭代法對(duì)所述共軸剛性雙旋翼的前飛狀態(tài)進(jìn)行氣動(dòng)配平，得到共軸剛性雙旋翼的初步配平氣動(dòng)性能和初步配平操縱量；所述初步配平操縱量為在配平狀態(tài)下共軸剛性雙旋翼前飛氣動(dòng)模型獲得的操縱量；所述初步配平氣動(dòng)性能為在配平狀態(tài)下共軸剛性雙旋翼前飛氣動(dòng)模型輸出的氣動(dòng)性能；所述氣動(dòng)性能包括合拉力系數(shù)、合力矩系數(shù)、升力偏置量、合滾轉(zhuǎn)力矩和上下旋翼俯仰力矩；

以所述初步配平操縱量作為CFD求解器的初始輸入，采用所述CFD求解器和所述牛頓迭代法對(duì)所述共軸剛性雙旋翼的前飛狀態(tài)進(jìn)行迭代求解，直至達(dá)到配平狀態(tài)，并將在配平狀態(tài)下所述CFD求解器獲得的操縱量確定為所述共軸剛性雙旋翼氣動(dòng)配平后的操縱量；

所述構(gòu)建共軸剛性雙旋翼的典型剖面翼型的升力線斜率Kriging代理模型和阻力系數(shù)Kriging代理模型，具體包括：

由共軸剛性雙旋翼槳葉氣動(dòng)外形特征確定典型剖面翼型，并確定所述典型剖面翼型的來流速度變化范圍；

基于所述來流速度變化范圍和迎角，采用LHS方法生成一維樣本空間和二維樣本空間；所述一維樣本空間中的樣本點(diǎn)表征所述典型剖面翼型的不同來流速度；所述二維樣本空間中的樣本點(diǎn)表征所述典型剖面翼型的不同來流速度與對(duì)應(yīng)的迎角；

采用RANS方程分別求解所述典型翼型在所述一維樣本空間內(nèi)每個(gè)樣本點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)下的氣動(dòng)性能和所述典型翼型在所述二維樣本空間內(nèi)每個(gè)樣本點(diǎn)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)下的氣動(dòng)性能，并計(jì)算出所述典型翼型在所述一維樣本空間內(nèi)的升力線斜率以及所述典型翼型在所述二維樣本空間內(nèi)的阻力系數(shù)；

采用Kriging模型建立來流速度與所述升力線斜率之間的映射關(guān)系，得到升力線斜率Kriging代理模型；采用Kriging模型建立來流速度、所述迎角與所述阻力系數(shù)之間的映射關(guān)系，得到阻力系數(shù)Kriging代理模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共軸剛性雙旋翼氣動(dòng)配平方法，其特征在于，以所述初步配平操縱量作為CFD求解器的初始輸入，采用所述CFD求解器和所述牛頓迭代法對(duì)所述共軸剛性雙旋翼的前飛狀態(tài)進(jìn)行迭代求解，直至達(dá)到配平狀態(tài)，并將在配平狀態(tài)下所述CFD求解器獲得的操縱量確定為所述共軸剛性雙旋翼氣動(dòng)配平后的操縱量，具體包括：

確定當(dāng)前迭代次數(shù)下CFD求解器以當(dāng)前操縱量為輸入得到的當(dāng)前氣動(dòng)性能；

由所述當(dāng)前氣動(dòng)性能和原始配平目標(biāo)氣動(dòng)性能判斷是否達(dá)到配平狀態(tài)；

若達(dá)到配平狀態(tài)，則將當(dāng)前迭代次數(shù)下的當(dāng)前操作量確定為所述共軸剛性雙旋翼氣動(dòng)配平后的操縱量；

若未到達(dá)配平狀態(tài)，則根據(jù)以當(dāng)前操縱量為輸入的所述共軸剛性雙旋翼前飛氣動(dòng)模型輸出的氣動(dòng)性能和所述當(dāng)前氣動(dòng)性能對(duì)當(dāng)前迭代次數(shù)下的配平目標(biāo)氣動(dòng)性能進(jìn)行修正，得到修正后的配平目標(biāo)氣動(dòng)性能；

由所述修正后的配平目標(biāo)氣動(dòng)性能和雅可比矩陣，計(jì)算下一迭代次數(shù)下的操縱量增量；

采用下一迭代次數(shù)下的操縱量增量對(duì)當(dāng)前操縱量進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的操縱量作為下一迭代次數(shù)下的操縱量，更新當(dāng)前迭代次數(shù)后，返回確定當(dāng)前迭代次數(shù)下CFD求解器以當(dāng)前操縱量為輸入得到的當(dāng)前氣動(dòng)性能的步驟。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種共軸剛性雙旋翼氣動(dòng)配平方法，其特征在于，所述由所述當(dāng)前氣動(dòng)性能和原始配平目標(biāo)氣動(dòng)性能判斷是否達(dá)到配平狀態(tài)，具體包括：

計(jì)算所述當(dāng)前氣動(dòng)性能和原始配平目標(biāo)氣動(dòng)性能之間的差值；

判斷所述差值是否小于設(shè)定收斂標(biāo)準(zhǔn)；

若所述差值小于設(shè)定收斂標(biāo)準(zhǔn)，則確定達(dá)到配平狀態(tài)；

若所述差值不小于設(shè)定收斂標(biāo)準(zhǔn)，則確定未達(dá)到配平狀態(tài)。