【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及倾转旋翼飞行器设计领域，具体地说是一种获得倾转旋翼飞行器倾转时旋翼诱导速度分布的方法。
技术介绍
1、倾转旋翼飞行器是一种新构型原理的飞行器，其是介于直升机和固定翼飞机之间的一种新概念航空器,它通过有效融合固定翼飞机和直升机各自的优点,可以更容易地实现比直升机更强的航程和航速以及比固定翼飞机更高的机动性和更低的运营成本，因此具有广阔的应用前景。
2、倾转旋翼飞行器诱导速度分布计算准确与否直接影响着飞行器气动力分析的准确程度，这是飞行器建模的基础，但倾转旋翼飞行器在旋翼倾转过程中处于非定常气动力环境，因此诱导速度分布计算难度大大增加。
3、现有技术中的诱导速度分布计算方法要么需要大型并行计算机系统或者计算机/工作站网络在cfd(计算流体力学)的基础上融合csd(计算结构动力学)才能实现，计算周期长、耗费大，要么忽略扰动运动所引起的诱导速度变化，这在实际分析中往往会引入很大的误差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种获得倾转旋翼飞行器倾转时旋翼诱导速度分布的方法，其利用一阶傅立叶级数将诱导速度表达为旋翼径向位置和方位角的函数以体现扰动运动所引起的诱导速度在旋翼桨叶上的非均匀分布，然后借助倾转旋翼飞行器总体设计参数，并考虑了旋翼倾转过程中旋翼倾转角度等参数变化，通过简单计算即可快速获得旋翼诱导速度分布。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、一种获得倾转旋翼飞行器倾转时旋翼诱导速度分布的方法，包括如
4、步骤一：利用一阶傅立叶级数将旋翼诱导速度表达为旋翼径向位置和方位角的函数
5、
6、上式(1)中，λ0为时均入流分量，λ1c为一阶纵向入流分量，λ1s为一阶横向入流分量，vc为旋翼垂直爬升率，ψ为方位角，为计算点径向位置，即：
7、
8、上式中，r为计算点距离旋翼中心的距离，r为旋翼桨叶半径；
9、步骤二：根据飞行器机体参数和旋翼桨叶倾转过程运动状态确定旋翼桨叶拉力系数ct、滚转力矩系数cl和俯仰力矩系数cm；
10、步骤三：确定时均入流分量λ0，具体为：
11、确定λ0表达式为
12、
13、上式(5)中，旋翼桨叶拉力系数ct、滚转力矩系数cl和俯仰力矩系数cm由步骤二获得；
14、上式(5)中，横向入流修正系数α1c和纵向入流修正系数α1s根据下式获得：
15、
16、
17、上式(6)和(7)中，αw为尾迹倾斜角并根据下式获得：
18、
19、上式(8)中，为飞行器无量纲化垂向速度，μ为飞行器前进比，其中计算如下：
20、
21、上式中，ω为旋翼桨叶转速；
22、μ为前进比并计算如下：
23、
24、上式中，v0为飞行器前飞速度，α为飞行器倾转角度，β1c为旋翼桨叶纵向挥舞前倾角度；
25、上式(5)中，时均入流流量参数vm和高阶入流流量参数根据下式获得：
26、
27、
28、将上述α1c、α1s、vm和代入式(5)后获得λ0；
29、步骤四：确定一阶纵向入流分量λ1c和一阶横向入流分量λ1s：
30、
31、
32、上式(11)和(12)中，kr为耦合系数，qh为旋翼轴俯仰角速率，ph为旋翼轴滚转角速率，为旋翼桨叶桨尖轨迹平面的纵向角速度，为旋翼桨叶桨尖轨迹平面的横向角速度；
33、步骤五：将步骤三中确定的λ0以及步骤四中确定的λ1c和λ1s代入步骤一的式(1)中获得倾转过程旋翼诱导速度分布；
34、步骤六：根据获得的旋翼诱导速度分布结果进行旋翼动力学分析并完善旋翼桨叶优化设计。
35、步骤二中，由于飞行器所受旋翼气动力、机体气动力和重力相互平衡，旋翼桨叶拉力系数ct根据下式获得：
36、
37、上式(3)中，m为飞行器质量，ρ为空气密度，cy为整机升力系数，cd为阻力系数，sw为旋翼桨叶面积，其中cy、cd根据配平状态查询飞行器气动参数表获得，g为重力加速度，n为旋翼桨叶个数，分配系数a、b为：
38、
39、步骤二中，由于飞行器倾转过程中的滚转方向旋翼和固定翼舵面均不产生滚转力矩，因此：
40、cl＝0。
41、步骤二中，由于飞行器倾转过程中的俯仰方向旋翼和固定翼舵面的气动力矩相互平衡，因此：
42、
43、上式(4)中，ca为机翼弦长，cm根据配平状态查询飞行器气动参数表获得。
44、本专利技术的优点与积极效果为：
45、1、本专利技术方法利用一阶傅立叶级数将诱导速度表达为旋翼径向位置和方位角的函数以体现扰动运动所引起的诱导速度在旋翼桨叶上的非均匀分布，然后借助倾转旋翼飞行器总体设计参数，并考虑了旋翼倾转过程中旋翼倾转角度等参数变化，通过简单计算即可快速获得旋翼诱导速度分布。
46、2、本专利技术方法由于无需迭代计算，其按照步骤代入参数可即时获得计算结果，这和现有技术中利用仿真计算获得旋翼诱导速度分布的计算周期(快则几小时，慢则上月)相比，速度大大加快。
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1.一种获得倾转旋翼飞行器倾转时旋翼诱导速度分布的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的获得倾转旋翼飞行器倾转时旋翼诱导速度分布的方法，其特征在于：步骤二中，由于飞行器所受旋翼气动力、机体气动力和重力相互平衡，旋翼桨叶拉力系数CT根据下式获得：
3.根据权利要求1所述的获得倾转旋翼飞行器倾转时旋翼诱导速度分布的方法，其特征在于：步骤二中，由于飞行器倾转过程中的滚转方向旋翼和固定翼舵面均不产生滚转力矩，因此：
4.根据权利要求1所述的获得倾转旋翼飞行器倾转时旋翼诱导速度分布的方法，其特征在于：步骤二中，由于飞行器倾转过程中的俯仰方向旋翼和固定翼舵面的气动力矩相互平衡，因此：
【技术特征摘要】
1.一种获得倾转旋翼飞行器倾转时旋翼诱导速度分布的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的获得倾转旋翼飞行器倾转时旋翼诱导速度分布的方法，其特征在于：步骤二中，由于飞行器所受旋翼气动力、机体气动力和重力相互平衡，旋翼桨叶拉力系数ct根据下式获得：
3.根据权利要求1所述的获得...
【专利技术属性】
技术研发人员：何玉庆，谷丰，于利，杜心田，孙晓舒，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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