共轴式直升机配平和飞行性能计算方法研究

发布时间：2017-07-08 13:00

  本文关键词：共轴式直升机配平和飞行性能计算方法研究

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【摘要】：本文将单旋翼滑流模型推广到共轴双旋翼上,采用一阶谐波形式的静态非均匀入流模型和双旋翼间的气动干扰因子建立了共轴双旋翼气动模型,结合旋翼的动量理论和叶素理论,计算共轴双旋翼的气动载荷;根据绕挥舞铰的力矩平衡分别建立了上下旋翼桨叶的挥舞运动方程;参考卡-28共轴式直升机外形建立机身几何模型,使用ICEM进行机身流场网格划分,并将网格导入流体计算软件Fluent中求解机身气动特性,获得机身气动特性随机身气流迎角的变化曲线;在此基础上建立了共轴式直升机的配平方程组,采用目标函数最小值优化方法求解配平方程组,编写了MATLAB计算程序,研究了共轴式直升机稳定平飞时的机身姿态角、上下旋翼操纵量、上下旋翼挥舞系数及上下旋翼平均诱导速度随前飞速度的变化规律。在配平计算的基础上获得共轴双旋翼的需用功率曲线,并以此来计算共轴式直升机的垂直飞行性能、水平飞行性能及爬升性能,最后将计算得到的性能结果同卡-28共轴式直升机的性能数据进行了对比分析,验证了本文所建立的计算模型和计算方法的有效性。
【关键词】：共轴双旋翼 干扰因子 CFD方法 配平方程组 需用功率 性能计算
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V275.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 引言12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.3 本文研究的主要内容17-19
• 第二章 共轴双旋翼气动模型19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 坐标系及转换19-23
• 2.2.1 坐标系19-21
• 2.2.2 坐标系之间的转换21-23
• 2.3 共轴双旋翼气动计算模型23-34
• 2.3.1 单旋翼滑流模型23-24
• 2.3.2 共轴双旋翼气动干扰模型24-27
• 2.3.3 共轴双旋翼入流模型27-28
• 2.3.4 共轴双旋翼气动载荷计算28-32
• 2.3.5 桨叶挥舞运动32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 机身气动模型35-46
• 3.1 引言35
• 3.2 机身模型建立35-39
• 3.2.1 机身模型概述35-36
• 3.2.2 机身模型创建36-38
• 3.2.3 模型简化处理38-39
• 3.3 机身流场网格建立39-41
• 3.3.1 网格概述39-40
• 3.3.2 网格生成40-41
• 3.4 机身流场计算41-44
• 3.5 机身气动力计算44-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 共轴式直升机配平计算分析46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 配平方程组的建立46-47
• 4.3 配平方程组的求解方法47-48
• 4.4 配平结果及分析48-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第五章 共轴式直升机飞行性能计算54-70
• 5.1 引言54
• 5.2 航空发动机概述54-56
• 5.2.1 航空发动机特性54-56
• 5.2.2 发动机的功率损失56
• 5.3 全机需用功率56-59
• 5.4 垂直飞行性能59-62
• 5.4.1 垂直上升速度60
• 5.4.2 垂直上升时间60-61
• 5.4.3 悬停升限61-62
• 5.5 水平飞行性能62-66
• 5.5.1 波阻功率修正62
• 5.5.2 平飞极限速度62-66
• 5.6 爬升性能66-68
• 5.6.1 最大爬升率66-67
• 5.6.2 爬升时间67-68
• 5.6.3 实用升限68
• 5.7 性能数据对比68
• 5.8 本章小结68-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 工作总结70
• 6.2 工作展望70-72
• 参考文献72-74
• 致谢74-75
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文75-76
• 附录A 样例直升机相关数据图表76-81
• 附录B 挥舞导出方程表达式81

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本文编号：534609