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原文传递一种针对复合推力构型直升机的升力分配方法及系统

专利名称：	一种针对复合推力构型直升机的升力分配方法及系统
摘要：	本发明公开一种针对复合推力构型直升机的升力分配方法及系统，分配方法包括：获取复合推力构型直升机的相关几何参数和工作参数；确定当前直升机的前飞速度；确定当前速度下，旋翼和机翼分别可以产生的最大升力，输出满足升力配比的升力范围；计算旋翼和机翼承担的升力；计算旋翼需用功率和螺旋桨需用功率；将得到的功率输入该速度下的功率库；以升力分配量作为优化变量，需用功率最小作为优化目标；找到功率库中的最小功率值，输出其相应的机身迎角；根据功率值找到相应速度下旋翼和机翼的升力配比值。本发明提供的方法及系统，可以较为快速便捷的解决复合推力构型直升机在不同飞行状态下的升力配比问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	刘晓昕;林李李;李建波
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910252780.1
公开号：	CN109969426A
代理机构：	江苏圣典律师事务所
代理人：	贺翔
分类号：	B64F5/00(2017.01);B;B64;B64F;B64F5
申请人地址：	210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种针对复合推力构型直升机的升力分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步，确定复合推力构型直升机相关参数并确定当前飞行状态；第二步，确定旋翼和机翼分别承担的升力范围；第三步，根据LRotor＝G·(1-K)和LWing＝G·K求解旋翼和机翼所需承担的升力，其中，G为全机重量，K为机翼承担全机升力的比值，则旋翼承担升力的比值为1-K；第四步，计算旋翼需用功率，其中，旋翼需用功率由直升机旋翼功率计算方法和直升机前飞速度计算得到；第五步，计算螺旋桨需用功率，其中，由旋翼需用功率得到旋翼反扭矩，由机翼承担的升力和直升机前飞速度计算此时机身和机翼前飞时产生的阻力及其迎角，由机身和机翼前飞时产生的阻力和旋翼的反扭矩得到此时螺旋桨共同作用产生的前向拉力，最后根据动量叶素理论方法计算螺旋桨的需用功率；第六步，汇总旋翼和螺旋桨的需用功率，并在功率库中判定最小功率时的K值，以其升力分配量作为优化变量，需用功率最小作为目标函数；第七步，输出筛选后的升力配比值。 2.根据权利要求1所述的一种针对复合推力构型直升机的升力分配方法，其特征在于，所述第一步为：获取直升机的几何参数和工作参数；确定当前直升机的前飞速度。 3.根据权利要求2所述的一种针对复合推力构型直升机的升力分配方法，其特征在于，所述获取直升机的几何参数及其工作参数，具体包括：获取所述直升机的起飞重量、旋翼直径、桨叶片数、旋翼实度、机翼展长、机翼面积、螺旋桨直径；获取所述直升机的旋翼转速、螺旋桨转速。 4.根据权利要求1所述的一种针对复合推力构型直升机的升力分配方法，其特征在于，所述根据所述目标函数，确定全机需用功率最小，并找到相对应的升力配比值，具体包括：通过穷举法中的顺序列举，找到全机需用功率最小点所对应的升力配比值从而获得所述目标函数的最优解；所述最优解为功率库中最小功率值所对应的机身迎角及其K值。 5.一种针对复合推力构型直升机的升力分配系统，其特征在于，所述系统应用于权利要求1-4任一项所述的方法，所述系统包括：参数获取和前飞速度输入模块，用于获取直升机相关几何及其工作参数同时确定系统所输入的前飞速度；升力范围约束模块，用于确定在该状态下旋翼和机翼的升力范围，同时对下一模块输出该升力范围；升力求解模块，用于求解该状态下旋翼和机翼分别承担的升力；旋翼需用功率计算模块，用于根据旋翼承担的升力，计算此时旋翼所消耗的功率；螺旋桨需用功率计算模块，用于根据机身和机翼的前飞阻力及其相应迎角和平衡旋翼反扭矩所需的螺旋桨拉力，计算此时螺旋桨所消耗的功率；功率库模块，用于收集不同K值下旋翼和螺旋桨的功率；最小功率值判定模块，用于确定所有K值中全机功率最小时所对应的K值；升力配比值输出模块，用于输出全机功率最小时所对应的K值，即此时系统确定的升力配比值。 6.根据权利要求5所述的一种针对复合推力构型直升机的升力分配系统，其特征在于，所述旋翼需用功率计算模块，具体包括：根据直升机旋翼功率计算方法和直升机前飞速度计算旋翼需用功率。 7.根据权利要求5所述的一种针对复合推力构型直升机的升力分配系统，其特征在于，所述螺旋桨需用功率计算模块，具体包括：根据旋翼需用功率得到旋翼反扭矩，由机翼承担的升力和直升机前飞速度计算此时机身和机翼前飞时产生的阻力及其迎角，由机身和机翼前飞时产生的阻力和旋翼的反扭矩得到此时螺旋桨共同作用产生的前向拉力，根据动量叶素理论方法计算螺旋桨的需用功率。 8.根据权利要求4所述的一种针对复合推力构型直升机的升力分配系统，其特征在于，通过优化算法，获得所述目标函数的最优解；所述最优解为功率库中最小功率值所对应的机身迎角及其K值。
所属类别：	发明专利