[发明专利]一种直升机旋翼翼型确定方法及系统

说明书

本发明公开了一种直升机旋翼翼型确定方法及系统。所述方法包括：采用拉丁超立方抽样法随机生成翼型样本点；依据翼型样本点，采用类别形状函数变换法确定翼型的上下翼面表征方程；依据上下翼面表征方程，采用计算流体力学法对翼型进行动态特性模拟，得到翼型的流场特性；采用Kriging模型建立翼型样本点和流场特性之间的映射关系，并采用最大似然估计法和期望值准则对映射关系进行训练，得到训练好的映射关系；依据训练好的映射关系，采用NSGA‑Ⅱ算法确定最优翼型样本点；由最优翼型样本点确定旋翼翼型。本发明实现了对翼型在变来流‑变迎角状态下的气动特性进行了优化设计，能有效地缓解该状态下的动态失速特性。

技术领域

本发明涉及旋翼翼型设计技术领域，特别是涉及一种直升机旋翼翼型确定方法及系统。

背景技术

旋翼是直升机关键的升力和操纵部件，翼型的气动特性对旋翼和直升机的气动性能以及操纵特性具有重要影响。当直升机前飞时，旋翼桨叶同时存在旋转、挥舞和变距运动，使得桨叶剖面处于周期变化的来流和迎角下，在后行侧有可能发生动态失速现象，造成升力陡降，阻力和力矩突增，不利于飞行。因此，缓解甚至抑制旋翼环境下翼型动态失速的发生对提高旋翼的气动性能和操纵性能具有重要意义。

国内外针对直升机旋翼翼型设计已经开展了大量的研究工作，一些航空发达国家已经建立了相应的直升机专用翼型库，著名的有美国波音公司的VR系列，法国的OA系列，俄罗斯的TsAGI系列等。针对旋翼翼型，NASA、ONERA以及波音都提出了各自的翼型设计指标，国内外研究人员也开展了许多旋翼翼型的设计工作。然而，这些工作主要考虑的是翼型的静态特性以及定速度-变迎角状态下的动态特性，目前，针对实际旋翼环境变来流-变迎角状态下的旋翼翼型设计工作仍存在空白。

发明内容

基于此，有必要提供一种直升机旋翼翼型确定方法及系统，考虑了旋翼翼型的实际工作环境，对翼型在变来流-变迎角状态下的气动特性进行了优化设计，可以有效地缓解该状态下的动态失速特性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种直升机旋翼翼型确定方法，包括：

采用拉丁超立方抽样法随机生成翼型样本点；

依据所述翼型样本点，采用类别形状函数变换法确定翼型的上下翼面表征方程；

依据所述上下翼面表征方程，采用计算流体力学法对所述翼型进行动态特性模拟，得到所述翼型的流场特性；所述流场特性包括升力系数、阻力系数和力矩系数；

采用Kriging模型建立所述翼型样本点和所述流场特性之间的映射关系，并采用最大似然估计法和期望值准则对所述映射关系进行训练，得到训练好的映射关系；

依据所述训练好的映射关系，采用NSGA-Ⅱ算法确定最优翼型样本点；所述最优翼型样本点为最优流场特性对应的翼型样本点；所述最优流场特性包括最优升力系数、最优阻力系数和最优力矩系数；

由所述最优翼型样本点确定旋翼翼型。

本发明还提供了一种直升机旋翼翼型确定系统，包括：

样本点生成模块，用于采用拉丁超立方抽样法随机生成翼型样本点；

翼面方程确定模块，用于模块依据所述翼型样本点，采用类别形状函数变换法确定翼型的上下翼面表征方程；

流场特性计算模块，用于依据所述上下翼面表征方程，采用计算流体力学法对所述翼型进行动态特性模拟，得到所述翼型的流场特性；所述流场特性包括升力系数、阻力系数和力矩系数；

映射关系计算模块，用于采用Kriging模型建立所述翼型样本点和所述流场特性之间的映射关系，并采用最大似然估计法和期望值准则对所述映射关系进行训练，得到训练好的映射关系；