[发明专利]一种用于涡桨动力无人机飞行性能计算的推阻体系划分方法

权利要求书

1.一种用于涡桨动力无人机飞行性能计算的推阻体系划分方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

分别对飞行性能计算推阻体系划分中飞机气动力特性、涡桨发动机特性和螺旋桨特性进行修正；

不考虑螺旋桨滑流影响的工作状态飞机气动力特性修正公式如下：

(CL,CD)＝(CL,CD)_参考+(ΔCD)_零阻+(ΔCL，ΔCD)_气弹+(ΔCD)_雷诺数+(ΔCD)_外挂

其中，参考状态极曲线(CL,CD)_参考随气压高度、飞行马赫数和迎角变化；全机配平零阻修正量(ΔCD)_零阻随飞行马赫数变化；气弹修正量(ΔCL，ΔCD)_气弹随气压高度、飞行马赫数、迎角变化；雷诺数修正量(ΔCD)_雷诺数随气压高度、飞行马赫数变化；外挂物修正量(ΔCD)_外挂随飞行马赫数变化，上述数据可基于风洞试验或计算流体力学得到；

装机后的涡桨发动机特性修正公式如下：

其中，P_装机为装机输出功率；P₀为台架功率特性；为实际装机引气量带来的功率损失；为实际装机功率提取带来的功率损失；为螺旋桨转速偏差带来的功率损失；F_装机为发动机尾喷推力，修正过程同装机输出功率，为总压损失功率修正系数；

螺旋桨装机特性基于螺旋桨自由流效率曲线得到，

首先，通过下述公式获取无量纲参数前进比和功率系数：

上式中，J为前距比；Cp为功率系数；V为飞机飞行速度；n为螺旋桨转速；ρ为大气密度；D为螺旋桨直径；

其次，利用进距比和功率系数在自由流效率曲线上求得自由流效率η₀，然后根据螺旋桨安装形式不同，拉桨进行机身或发动机短舱修正和空气压缩性修正，推桨进行空气压缩性修正和尾喷管修正，修正公式如下：

其中，η_装机为螺旋桨装机后的效率，为发动机短舱修正量，为尾喷管修正量，为空气压缩性修正量；

分别得出涡桨发动机与螺旋桨的交互特性、飞机与螺旋桨的交互特性、飞机与发动机的交互特性；

所述的涡桨发动机与螺旋桨的交互特性为发动机与螺旋桨共同工作状态下的推力特性；通过获得的装机功率和螺旋桨装机特性，获得螺旋桨推力或拉力，再叠加喷管推力：

其中，F_螺旋桨是螺旋桨推力或拉力，F_装机是发动机装机后的喷管推力，P_装机为发动机装机后的输出功率，η_装机为螺旋桨装机后的效率，V为飞机飞行速度；

飞机与螺旋桨的交互特性为螺旋桨对于气流的加速和旋转所产生的对飞机升力和阻力的影响特性；

飞机与发动机交互特性是考虑进气道溢流阻力的影响；参考涡喷动力飞机推阻划分，将飞机与发动机交互特性划分到推力，飞机与发动机的交互特性修正公式为：

FI＝0.5ρV²SC_DI

其中：FI为进气道溢流阻力的影响，ρ为大气密度，V为飞机飞行速度，S为参考面积，C_DI为进气道溢流阻力系数；

根据修正后的飞机气动力特性及飞机与螺旋桨的交互特性、飞机与发动机的交互特性，得出飞机工作状态气动力特性；

根据修正后的涡桨发动机特性、修正后的螺旋桨特性及涡桨发动机与螺旋桨的交互特性、飞机与发动机的交互特性，得出整个推进系统装机推力。

2.根据权利要求1所述的一种用于涡桨动力无人机飞行性能计算的推阻体系划分方法，其特征在于，所述影响特性为

B＝F_螺旋桨/(0.5ρV²S_桨盘)

其中：ΔCL为升力系数影响量，ΔCD为阻力系数影响量，B为桨盘系数，α为迎角，F_螺旋桨是螺旋桨推力或拉力，ρ为大气密度，V为飞机飞行速度，S_桨盘为螺旋桨桨盘面积。

3.根据权利要求2所述的一种用于涡桨动力无人机飞行性能计算的推阻体系划分方法，其特征在于，整个推进系统装机推力为：

T_装机＝F_螺旋桨+F_装机-FI

其中，T_装机为整个推进系统装机推力，F_螺旋桨是螺旋桨推力或拉力，F_装机是发动机装机后的喷管推力，FI为进气道溢流阻力的影响。