直升机动力系统旋翼转速优化控制方法及装置与流程

技术特征：
1.一种直升机动力系统旋翼转速优化控制方法，所述直升机动力系统通过固定传动比实现变旋翼转速；其特征在于，在直升机动力系统复合机载模型的基础上，以主旋翼转速为优化控制量，使用黄金分割法对带有如下约束条件的带约束优化问题进行求解：优化控制量，使用黄金分割法对带有如下约束条件的带约束优化问题进行求解：所述黄金分割法的搜索区间[a1,b1]根据当前飞行条件，按照以下公式进行动态调节：]根据当前飞行条件，按照以下公式进行动态调节：]根据当前飞行条件，按照以下公式进行动态调节：]根据当前飞行条件，按照以下公式进行动态调节：其中，ω
mr
是旋翼转速，c
t
为叶片升力系数，σ为叶片实度，是桨叶载荷，t为旋翼拉力，ρ为空气密度，a为桨盘面积，r是旋翼半径，(ω
mr
)
min
、(ω
mr
)
max
分别表示预设的旋翼转速下限、上限，分别为当前飞行条件下的最优桨叶载荷范围的下限、上限。2.如权利要求1所述直升机动力系统旋翼转速优化控制方法，其特征在于，所述带约束优化问题的优化目标为发动机燃油消耗最低。3.如权利要求2所述直升机动力系统旋翼转速优化控制方法，其特征在于，所述直升机动力系统复合机载模型使用以下的直升机需求功率性能计算简化模型计算直升机需求功率p
h
：p
h
＝p
mr
p
tr
p
mr
＝p
i
p
o
p
pp
其中，p
mr
、p
tr
分别为旋翼需求功率、尾桨需求功率，p
i
、p
o
、p
p
分别表示诱导功率、型阻功率与废阻功率，v
itr
表示尾桨诱导速度，c
d0
、a
btr
、ω
tr
与r
tr
分别表示尾桨叶片平均截面阻力
系数、尾桨叶片面积、尾桨转速与尾桨半径，l表示主旋翼轴与尾桨轴之间的距离。4.如权利要求2所述直升机动力系统旋翼转速优化控制方法，其特征在于，所述直升机动力系统复合机载模型使用涡轴发动机简化性能计算模型进行涡轴发动机性能计算，所述涡轴发动机简化性能计算模型基于数据驱动采用多元线性回归法建立，其表达形式如下：y＝f(x)＝a0 a1x1 a2x2 a3x3
…
a
n
x
n
y＝w
fb
式中，a0、a1、
···
、a
n
为待求系数，ν
x
、h分别表示直升机前飞速度与飞行高度，p
h
表示直升机需求功率，w
fb
表示发动机燃油流量。5.一种直升机动力系统旋翼转速优化控制装置，所述直升机动力系统通过固定传动比实现变旋翼转速；其特征在于，该装置包括旋翼转速优化模块，用于在直升机动力系统复合机载模型的基础上，以主旋翼转速为优化控制量，使用黄金分割法对带有如下约束条件的带约束优化问题进行求解：带约束优化问题进行求解：所述黄金分割法的搜索区间[a1,b1]根据当前飞行条件，按照以下公式进行动态调节：]根据当前飞行条件，按照以下公式进行动态调节：]根据当前飞行条件，按照以下公式进行动态调节：]根据当前飞行条件，按照以下公式进行动态调节：其中，ω
mr
是旋翼转速，c
t
为叶片升力系数，σ为叶片实度，是桨叶载荷，t为旋翼拉力，ρ为空气密度，a为桨盘面积，r是旋翼半径，(ω
mr
)
min
、(ω
mr
)
max
分别表示预设的旋翼转速下限、上限，分别为当前飞行条件下的最优桨叶载荷范围的下限、上限。6.如权利要求5所述直升机动力系统旋翼转速优化控制装置，其特征在于，所述带约束优化问题的优化目标为发动机燃油消耗最低。7.如权利要求6所述直升机动力系统旋翼转速优化控制装置，其特征在于，所述直升机
动力系统复合机载模型使用以下的直升机需求功率性能计算简化模型计算直升机需求功率p
h
：p
h
＝p
mr
p
tr
p
mr
＝p
i
p
o
p
pp
其中，p
mr
、p
tr
分别为旋翼需求功率、尾桨需求功率，p
i
、p
o
、p
p
分别表示诱导功率、型阻功率与废阻功率，表示尾桨诱导速度，c
d0
、ω
tr
与r
tr
分别表示尾桨叶片平均截面阻力系数、尾桨叶片面积、尾桨转速与尾桨半径，l表示主旋翼轴与尾桨轴之间的距离。8.如权利要求6所述直升机动力系统旋翼转速优化控制装置，其特征在于，所述直升机动力系统复合机载模型使用涡轴发动机简化性能计算模型进行涡轴发动机性能计算，所述涡轴发动机简化性能计算模型基于数据驱动采用多元线性回归法建立，其表达形式如下：y＝f(x)＝a0 a1x1 a2x2 a3x3
…
a
n
x
n
x＝[v
x
,h,p
h
,ω
mr
]
t
y＝w
fb
式中，a0、a1、
···
、a
n
为待求系数，ν
x
、h分别表示直升机前飞速度与飞行高度，p
h
表示直升机需求功率，w
fb
表示发动机燃油流量。

技术总结
本发明公开了一种直升机动力系统旋翼转速优化控制方法。该方法在直升机动力系统复合机载模型的基础上，以主旋翼转速为优化自变量，根据相应的优化目标，结合最优桨叶载荷操作边界约束，来有效避免旋翼桨叶出现叶尖失速，同时采用改进的黄金分割法进行最优旋翼转速的一维快速搜索，根据当前飞行条件，基于最优桨叶载荷范围对黄金分割法的搜索区间进行动态调节，从而大幅减小搜索范围，有效提高算法执行效率。本发明还公开了一种直升机动力系统旋翼转速优化控制装置。相比现有技术，本发明可在确保直升机动力系统安全可靠运行的同时，实现直升机动力系统工作于最优旋翼转速。实现直升机动力系统工作于最优旋翼转速。实现直升机动力系统工作于最优旋翼转速。


技术研发人员：汪勇 钟文城 郭浩然 宋劼 张海波
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.08.04
技术公布日：2021/9/24