[发明专利]一种共轴刚性双旋翼气动配平方法及系统

权利要求书

1.一种共轴刚性双旋翼气动配平方法，其特征在于，包括：

构建共轴刚性双旋翼的典型剖面翼型的升力线斜率Kriging代理模型和阻力系数Kriging代理模型；

基于所述升力线斜率Kriging代理模型和所述阻力系数Kriging代理模型，采用动量叶素理论、尾迹叠加干扰模型及非均匀入流模型，构建共轴刚性双旋翼前飞气动模型；

以初始操纵量作为所述共轴刚性双旋翼前飞气动模型的初始输入，采用所述共轴刚性双旋翼前飞气动模型和牛顿迭代法对所述共轴刚性双旋翼的前飞状态进行气动配平，得到共轴刚性双旋翼的初步配平气动性能和初步配平操纵量；所述初步配平操纵量为在配平状态下共轴刚性双旋翼前飞气动模型获得的操纵量；所述初步配平气动性能为在配平状态下共轴刚性双旋翼前飞气动模型输出的气动性能；所述气动性能包括合拉力系数、合力矩系数、升力偏置量、合滚转力矩和上下旋翼俯仰力矩；

以所述初步配平操纵量作为CFD求解器的初始输入，采用所述CFD求解器和所述牛顿迭代法对所述共轴刚性双旋翼的前飞状态进行迭代求解，直至达到配平状态，并将在配平状态下所述CFD求解器获得的操纵量确定为所述共轴刚性双旋翼气动配平后的操纵量；

所述构建共轴刚性双旋翼的典型剖面翼型的升力线斜率Kriging代理模型和阻力系数Kriging代理模型，具体包括：

由共轴刚性双旋翼桨叶气动外形特征确定典型剖面翼型，并确定所述典型剖面翼型的来流速度变化范围；

基于所述来流速度变化范围和迎角，采用LHS方法生成一维样本空间和二维样本空间；所述一维样本空间中的样本点表征所述典型剖面翼型的不同来流速度；所述二维样本空间中的样本点表征所述典型剖面翼型的不同来流速度与对应的迎角；

采用RANS方程分别求解所述典型翼型在所述一维样本空间内每个样本点对应的状态下的气动性能和所述典型翼型在所述二维样本空间内每个样本点对应的状态下的气动性能，并计算出所述典型翼型在所述一维样本空间内的升力线斜率以及所述典型翼型在所述二维样本空间内的阻力系数；

采用Kriging模型建立来流速度与所述升力线斜率之间的映射关系，得到升力线斜率Kriging代理模型；采用Kriging模型建立来流速度、所述迎角与所述阻力系数之间的映射关系，得到阻力系数Kriging代理模型。

2.根据权利要求1所述的一种共轴刚性双旋翼气动配平方法，其特征在于，以所述初步配平操纵量作为CFD求解器的初始输入，采用所述CFD求解器和所述牛顿迭代法对所述共轴刚性双旋翼的前飞状态进行迭代求解，直至达到配平状态，并将在配平状态下所述CFD求解器获得的操纵量确定为所述共轴刚性双旋翼气动配平后的操纵量，具体包括：

确定当前迭代次数下CFD求解器以当前操纵量为输入得到的当前气动性能；

由所述当前气动性能和原始配平目标气动性能判断是否达到配平状态；

若达到配平状态，则将当前迭代次数下的当前操作量确定为所述共轴刚性双旋翼气动配平后的操纵量；

若未到达配平状态，则根据以当前操纵量为输入的所述共轴刚性双旋翼前飞气动模型输出的气动性能和所述当前气动性能对当前迭代次数下的配平目标气动性能进行修正，得到修正后的配平目标气动性能；

由所述修正后的配平目标气动性能和雅可比矩阵，计算下一迭代次数下的操纵量增量；

采用下一迭代次数下的操纵量增量对当前操纵量进行调整，并将调整后的操纵量作为下一迭代次数下的操纵量，更新当前迭代次数后，返回确定当前迭代次数下CFD求解器以当前操纵量为输入得到的当前气动性能的步骤。

3.根据权利要求2所述的一种共轴刚性双旋翼气动配平方法，其特征在于，所述由所述当前气动性能和原始配平目标气动性能判断是否达到配平状态，具体包括：

计算所述当前气动性能和原始配平目标气动性能之间的差值；

判断所述差值是否小于设定收敛标准；

若所述差值小于设定收敛标准，则确定达到配平状态；

若所述差值不小于设定收敛标准，则确定未达到配平状态。