[发明专利]有滑流影响修正的涡桨动力飞机推阻体系与性能分析方法

说明书

本发明公开了一种有滑流影响修正的涡桨动力飞机推阻体系与性能分析方法。该分析方法通过推力计算系统计算飞机的可用推力；通过阻力计算系统计算飞机的实际阻力；通过数值仿真或带动力模型试验，获取螺旋桨滑流影响量，分别对飞机推力、阻力进行滑流影响修正；通过修正后的推力、阻力并结合飞机重量等参数计算飞机飞行性能；通过典型涡桨动力飞机飞行参数辨识结果，修正推力、阻力计算系统；通过实际飞行性能与基于风洞试验或CFD数据的性能计算结果的关联性分析，改进优化涡桨动力飞机推阻体系与性能分析方法的可靠性。该分析方法是基于多手段融合、全面考虑滑流对飞机气动力和螺旋桨效率影响修正、适用于不同涡桨布局飞机的通用性能分析方法。

技术领域

本发明属于飞行器设计领域，具体涉及一种有滑流影响修正的涡桨动力飞机推阻体系与性能分析方法。

背景技术

涡轮螺旋桨动力系统是把活塞式或涡轮螺旋桨式（简称涡桨）发动机功率输出轴上的机械能转化为飞机前进动力的推进器。从能量观点来看，涡轮螺旋桨动力系统是一种能耗较小而效率较高的推进器，具有优良的中低速燃油经济性，为许多运输飞机和通用飞机所采用，这类飞机统称为涡桨动力飞机。按照涡轮螺旋桨动力系统在涡桨动力飞机上的布置形式，涡桨动力飞机主要分为拉进式（发动机安装于机身头部或机翼前缘）和推进式（发动机安装于机身尾部或机翼后缘）两大类。

涡桨动力飞机的涡桨发动机具有起飞拉力系数大、巡航状态经济效率高等优点，至今仍在马赫数低于0.6的低亚声速飞机（如国产的Y-7、Y-8、Y-12、MA600和AG600等系列飞机）上广泛使用。涡桨动力飞机的显著特点是涡桨发动机对飞机的气动特性有较大的影响，在起飞和复飞等低速构型、大拉力系数工况下影响尤为明显。

具体而言，涡桨动力飞机的螺旋桨滑流对下游部件如机身、机翼、增升装置和尾翼的流动会产生较大的影响，其中螺旋桨滑流的旋转效应还会影响飞机的偏航和滚转特性。采用对转涡桨发动机可以缓解螺旋桨滑流的旋转效应，例如空客A400M运输机。但是，对转涡桨发动机会增加发动机研制和使用维护成本，目前双发和多发涡桨动力飞机大都采用同向旋转的发动机和螺旋桨，因此，螺旋桨滑流的旋转效应不能相互平衡，这就要求在涡桨动力飞机设计中重点考虑螺旋桨滑流的旋转效应，尤其是在侧风起降、飞机侧滑、滚转等非对称飞行状态，滑流的旋转效应更加不容忽视。

优良的起降性能、兼顾低速任务与高速巡航始终是涡桨动力飞机追求的主要指标，这对涡桨动力飞机的动力装置和气动力设计提出了很高要求，需要在动力性能、气动布局与噪声要求之间取得折衷、平衡。因此，亟需在分析认识涡桨动力飞机螺旋桨滑流效应与飞机气动力相互干扰影响的基础上，发展一种有滑流影响修正的涡桨动力飞机推阻体系与性能分析方法，提高新研涡桨动力飞机性能分析的可靠性和工程实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有滑流影响修正的涡桨动力飞机推阻体系与性能分析方法。

本发明的有滑流影响修正的涡桨动力飞机推阻体系与性能分析方法，对于推进式布局为推力，对于拉进式布局为拉力，为方便描述，统称为推力；所述的分析方法包括以下步骤：

a.通过涡桨动力飞机的推力计算系统计算涡桨动力飞机的可用推力：首先，从发动机的标准净推力中扣除引气损失和功率提取损失；其次，对于拉进式涡桨动力飞机，进行机身及机翼阻塞效应对螺旋桨效率和推力的影响修正，对于推进式涡桨动力飞机，进行机体边界层及尾迹对螺旋桨效率和推力的影响修正，获得发动机的安装净推力；最后，对安装净推力进行大气环境影响修正，获得发动机的可用推力；

b.通过涡桨动力飞机的阻力计算系统计算涡桨动力飞机的实际阻力：首先，通过涡桨动力飞机模型的气动力计算或试验结果，建立涡桨动力飞机模型的初始气动数据库；其次，基于初始气动数据库，计算涡桨动力飞机无动力参考状态的最小阻力系数、升力系数、最小阻力状态对应的升力系数和诱导阻力因子，拟合成涡桨动力飞机参考状态的极曲线；