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第 2 3卷第 1期 20 0 8年 2月
航空动力学报J u n lo r s c we o r a fAe o pa e Po r
Vo. NO 1 1 23 .
Jn 08 a .2 0
文章编号： 0 0 8 5 ( 0 8 0—0 50 1 0— 0 5 2 0 ) 00 7— 6
可跳飞自转旋翼飞行器推/力系统参数优化升朱清华，李建波，倪先平。,张呈林(.南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室，南京 2 0 1; 1 1 0 6
2中国航空工业第二集团公司，北京 1 0 1 ) . 0 7 2摘要：对自转旋翼飞行器推/力系统参数进行了特性分析和多目标优化设计，决了具有跳飞性能升解
的现代旋翼机总体方案和系统设计难题 .用叶素理论和动态人流理论，数值积分的方法建立推力和升力采以计算模型；能量转换关系和自转旋翼气动特性的基础上，立了旋翼机跳飞性能计算模型，析了参数对跳在建分
飞过程的影响，以算例验证了计算模型有效可靠 .于六西格玛和改进的遗传算法，推/力系统参数分并基对升
层地进行了多目标优化，优化结果表明本文方法正确合理，优化后的系统参数提高了飞行器总体性能.关键词：航空、天推进系统；自转旋翼飞行器；跳飞；参数优化航文献标识码：A 中图分类号：V2 1 5;V2 2 4 l. 2 1 .
T r s/i y tm a a tr p i z t n o y o ln h u t l tsse p r mee s t f o mia i fg r p a e ow t u a e f a a i t i j mp tk o f p bl y h c iZ HU n— u Qig h a,LIJa— o,NIXin pn。 Z in b a— i g, HANG e g l Ch n—i n( 1. Na i a y La or t r t c a t Ae ome ha i s ton lKe b a o y ofRo or r f r c nc .
Na j g Un v riy o r n u isa d Asr n u is n i ie st fAe o a tc n to a tc,Na j g 2 0 1,Ch n; n ni 1 0 6 n ia2 .Ch n it n I d sr r o a in I,Be
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m ia i n de i hepa a e e si a re uthi r r hia l i g i p ov d g ne i l o— z to sgn oft r m t r sc r id o e a c c ly by usn m r e e tca g
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K yw rs eo p c rp l o y tm; y o ln; u a ef; aa tr pi z— e od:ar s ae o us ns se g rpa e jmptk of p rmee t a p i o mito in
自转旋翼飞行器 (简称旋翼机)一种以自转是旋翼作为升力面、旋桨推 ( )为前进动力的螺拉力
旋翼类航空飞行器.翼机的旋翼依靠前方来流旋
吹动而始终处于自转状态，因而一旦发动机空中
收稿日期： 0 7 62;修订日期： 0 71-0 2 0——5 0 2 0— 1 3基金项目：国家重点实验室基金资助 ( 1o 4 o o o o 4 o ) 94 C o 3 4 6 c o 5
作者简介：朱清华( 9 5,, 1 7一男江西南昌人， )博士生，主要从事旋翼飞行器总体设计和飞行动力学研究
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航
空
动
力
学
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第 2卷 3
停车，它仍可以依靠旋翼自转安全着陆.用旋翼采预转技术，即起飞前通过传动装置将旋翼预先驱
螺旋桨的推力 T可经改进的叶素理论积分计算E, 2见式 ( ) 3 1.丁一… a r
转，然后通过离合器切断传动链路后起飞，得它使可以鹞式跳跃或超短距起飞，而降落时，过操纵通
旋翼锥体后倾，实现点式着陆，需要专用机可不场.其兼有直升机和飞机的特点，有良好的低具空、速性能和安全性，低比直升机制造使用维护成
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式中 I为空气密度， D y为叶素阻升角，为桨叶合 速度与旋转平面的夹角 ( 一￡其中￡为干涉 一，
本低、纵简单，十几年来该类飞行器再次成为操近航空领域关注的热点口 .] 本文基于叶素理论和数值积分方法，现代对旋翼机推/升力系统参数特性进行了研究分析，并利用进化算法进行了系统参数多目标优化设计， 为我国今后研制军事或民用旋翼机提供技术支撑.
角，为几何人流角 ) a为
干涉系数，为桨叶 ,片数， I叶素升力系数，为桨毂半径， CJ为 r V。为前飞速度 .1 C.
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把代入式 ( )用牛顿迭代法可求出.际 2,实运行中，旋桨处于机身后部，受机身干扰 .螺会螺旋桨推力受机身影响系数一般由螺旋桨直径和机身参考直径比值确定，可经试验测量获得.( )升力 2叶素相对气流的切向速度 U,向速度 U垂 和径向速度 U分别为UT一 x i+ V C S sn y O () 3 UP一 (一 x O + v sn ) i + ( z— V ) O CS y i sn V iC S() 4
1推/力系统及其参数 升推力系统由发动机和螺旋桨构成，由发动机提供动力驱转螺旋桨产生旋翼机前进的推力.升力系统由桨叶、轴和桨毂等旋翼装置构成，面桨地
预转时由发动机通过传动系统 (含离合器 )提供能量，动旋翼转到预定转速，驱然后断开动力链路，