一种拓宽直升机重心包线的全动平尾布局优化方法及装置与流程

技术特征：
1.一种拓宽直升机重心包线的全动平尾布局优化方法，其特征在于，包括以下步骤：选定平尾布局型式；给定一组重心位置；改变平尾相对于机身的纵向位置，开展旋翼机身组合模型配平前飞试验，获取第一机身气动特性，将第一机身气动特性转换到给定重心位置后，进行第一操稳特性评估定级；改变平尾的展弦比，开展旋翼机身组合模型配平前飞试验，获得第二机身气动特性，将第二机身气动特性转换到给定重心位置后，进行第二操稳特性评估定级；改变平尾面积，开展旋翼机身组合模型配平前飞试验，获得第三机身气动特性，将第三机身气动特性转换到给定重心位置后，进行第三操稳特性评估定级；获取第一操稳特性评估定级的最高等级对应的平尾位置为最佳安装位置；获取第二操稳特性评估定级的最高等级对应的平尾展弦比为最优展弦比；获取第三操稳特性评估定级的最高等级对应的平尾面积为最优面积；基于平尾布局型式、最佳安装位置、最优展弦比和最优面积建立最优平尾布局；基于最优平尾布局，改变平尾安装角，开展旋翼机身组合模型配平前飞试验，获得第四机身气动特性；根据所述一组重心位置和所述第四机身气动特性，获得直升机飞行操纵量；其中，所述第一机身气动特性为平尾升力、机身升力、机身俯仰力矩及机身阻力随平尾位置的变化规律；所述第二机身气动特性为平尾升力、机身升力、机身俯仰力矩及机身阻力随平尾展弦比的变化规律；所述第三机身气动特性为平尾升力、机身升力、机身俯仰力矩及机身阻力随平尾面积的变化规律；所述第四机身气动特性为平尾升力、机身升力、机身俯仰力矩及机身阻力随平尾安装角的变化规律。2.根据权利要求1所述的一种拓宽直升机重心包线的全动平尾布局优化方法，其特征在于，所述平尾布局型式通过平尾气动环境的数值仿真结果确定。3.根据权利要求1所述的一种拓宽直升机重心包线的全动平尾布局优化方法，其特征在于，改变平尾相对于机身的纵向位置，开展旋翼机身组合模型配平前飞试验，获取第一机身气动特性，将第一机身气动特性转换到给定重心位置，进行第一操稳特性评估定级，具体包括以下步骤：将平尾位置以步进法的平移方式沿机身纵向平移；固定平尾位置，并开展旋翼机身组合模型配平前飞试验；完成第一位置至第二位置所有平尾安装位置的试验，获得第一机身气动特性；其中，步进值为0.1r，r为旋翼半径；所述第一位置位于旋翼后方，且距离旋翼中轴为0.8r；所述第二位置为机身尾部。4.根据权利要求1所述的一种拓宽直升机重心包线的全动平尾布局优化方法，其特征在于，改变平尾的展弦比，开展旋翼机身组合模型配平前飞试验，获得第二机身气动特性，将第二机身气动特性转换到给定重心位置，进行第二操稳特性评估定级，具体包括以下步骤：设定平尾的原弦长为c，平尾的原展长为l；改变平尾的弦长为m
·
c，平尾的展长为n
·
l，其中，m
·
n=1；
改变m和n的取值，获得多种平尾展弦比的第二机身气动特性。5.根据权利要求1所述的一种拓宽直升机重心包线的全动平尾布局优化方法，其特征在于，改变平尾面积，开展旋翼机身组合模型配平前飞试验，获得第三机身气动特性，将第三机身气动特性转换到给定重心位置，进行第三操稳特性评估定级，具体包括以下步骤：设定平尾的原面积为s；改变平尾的面积为x
·
s，其中x为正数；改变x的取值，获得不同面积的第三机身气动特性。6.根据权利要求1所述的一种拓宽直升机重心包线的全动平尾布局优化方法，其特征在于，改变平尾安装角步骤中，平尾安装角的变化范围为
‑9°
至 40
°
。7.一种拓宽重心包线的全动平尾布局优化装置，其特征在于：包括：第一确定模块，用于输入选定的平尾布局型式；第一设定模块，用于输入给定的重心位置；第二设定模块，用于输入设定的平尾相对于机身的纵向位置；第一获取模块，用于在开展旋翼机身组合模型配平前飞试验中获取第一机身气动特性；第一评估模块，用于进行第一操稳特性评估定级；第三设定模块，用于输入设定的平尾展弦比；第二获取模块，用于在开展旋翼机身组合模型配平前飞试验中获取第二机身气动特性；第二评估模块，用于进行第二操稳特性评估定级；第四设定模块，用于输入设定的平尾面积；第三评估模块，用于进行第三操稳特性评估定级；确定模块，用于确定最佳安装位置、最优展弦比和最优面积；最佳安装位置为第一操稳特性评估定级的最高等级对应的平尾位置，最优展弦比为第二操稳特性评估定级的最高等级对应的平尾展弦比，最优面积为第三操稳特性评估定级的最高等级对应的平尾面积；第五设定模块，用于输入设定的平尾安装角；第三获取模块，用于在开展旋翼机身组合模型配平前飞试验中获取第四机身气动特性；输出模块，用于根据重心位置和第四机身气动特性，输出直升机飞行操纵量；其中，所述第一机身气动特性为平尾升力、机身升力、机身俯仰力矩及机身阻力随平尾位置的变化规律；所述第二机身气动特性为平尾升力、机身升力、机身俯仰力矩及机身阻力随平尾展弦比的变化规律；所述第三机身气动特性为平尾升力、机身升力、机身俯仰力矩及机身阻力随平尾面积的变化规律；所述第四机身气动特性为平尾升力、机身升力、机身俯仰力矩、机身阻力随平尾安装角的变化规律。

技术总结
本发明公开了一种拓宽直升机重心包线的全动平尾布局优化方法及装置，包括以下步骤：改变平尾相对于机身的纵向位置，改变平尾的展弦比，改变平尾面积；基于最优平尾布局，改变平尾安装角，开展旋翼机身组合模型配平前飞试验，获得第四机身气动特性；根据所述重心位置和所述第四机身气动特性，获得直升机飞行操纵量；本发明通过给定一组重心位置，并根据重心位置确定平尾安装位置、平尾展弦比和平尾面积，然后在获取平尾安装角，最终输出直升机操纵量，在满足直升机纵向稳定性的前提下，进一步拓宽全动平尾直升机重心包线，在提升运输类直升机装载能力的同时增加任务执行的灵活性。直升机装载能力的同时增加任务执行的灵活性。直升机装载能力的同时增加任务执行的灵活性。


技术研发人员：黄明其 徐栋霞 王畅 杨永东 彭先敏 何龙
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所
技术研发日：2021.10.21
技术公布日：2021/11/21