[发明专利]一种适用于共轴刚性旋翼直升机的着舰飞行特性分析方法

说明书

本发明公开一种适用于共轴刚性旋翼直升机的着舰飞行特性分析方法，包括：步骤1，采用高精度分离涡方式获得高置信度的非定常舰艉流场数据；步骤2，根据非定常舰艉流场数据，构建用于耦合非定常舰艉流场数据的共轴刚性旋翼直升机的飞行动力学模型；步骤3，将非定常舰艉流场数据耦合到共轴刚性旋翼直升机的飞行动力学模型中，计算出共轴刚性旋翼直升机的操纵余量和飞行员工作载荷。本发明提供的技术方案解决了现有直升机着舰飞行特性的分析方案中，在共轴刚性旋翼直升机着舰飞行特性研究方面存在空白，以及现有常规共轴直升机着舰飞行特性的分析精度较低的问题。

技术领域

本发明涉及但不限于直升机着舰飞行力学技术领域，具体涉及一种适用于共轴刚性旋翼直升机的着舰飞行特性分析方法。

背景技术

当前，在直升机着舰领域的研究主要围绕常规单旋翼直升机展开。在单旋翼直升机着舰技术中，首先通过经验模型、试验或者数值模拟获取舰船流场数据库；再通过数据传递策略将舰船流场数据库耦合到直升机飞行动力学模型中，从而进行着舰飞行特性的分析。

在共轴双旋翼直升机着舰分析技术方面，目前公开发表的文献中仅有国内的杨俊对定常艉流场影响下的常规共轴直升机的平衡特性进行了初步研究(杨俊.共轴式直升机舰面起降风限图计算.海军航空工程学院学报，2017，32(01):149-153.)。在其研究中，首先通过CFD 计算获得舰船着舰域内的定常流场数据，然后将该定常流场数据直接添加到旋翼诱导速度中，获得旋翼气动力，从而开展共轴直升机平衡特性分析。

从上述直升机着舰飞行特性的分析可以看到，目前国内外在直升机着舰分析技术研究方案中，仅覆盖单旋翼直升机着舰和常规共轴直升机着舰的飞行特性分析，在共轴刚性旋翼直升机着舰飞行特性研究方面存在空白；另外，现有常规共轴直升机着舰飞行特性的分析精度较低。

发明内容

本发明的目的为：本发明实施例提供一种适用于共轴刚性旋翼直升机的着舰飞行特性分析方法，以解决现有直升机着舰飞行特性的分析方案中，在共轴刚性旋翼直升机着舰飞行特性研究方面存在空白，以及现有常规共轴直升机着舰飞行特性的分析精度较低的问题。

本发明的技术方案为：

本发明实施例提供一种适用于共轴刚性旋翼直升机的着舰飞行特性分析方法，包括：

步骤1，采用高精度分离涡方式获得高置信度的非定常舰艉流场数据；

步骤2，根据非定常舰艉流场数据，构建用于耦合非定常舰艉流场数据的共轴刚性旋翼直升机的飞行动力学模型；

步骤3，将非定常舰艉流场数据耦合到所述共轴刚性旋翼直升机的飞行动力学模型中，计算出共轴刚性旋翼直升机的操纵余量和飞行员工作载荷。

可选地，如上所述的适用于共轴刚性旋翼直升机的着舰飞行特性分析方法中，所述步骤1包括：

步骤11，根据舰船形状和尺寸，生成预设长、宽、高的矩形计算域网格；

步骤12，将矩形计算域网格的入口边界设定为速度入口条件，并将出口边界设定为压力出口条件；

步骤13，设定舰体为无滑移壁面，并设定海平面及其他计算域表面均设定为滑移壁面；

步骤14，设定舰船表面的边界层网格中第一层网格的厚度均为 1mm～2mm，并设定边界层网格增长率为1.05～1.15，从而获取舰船计算模型的总网格数量；

步骤15，根据所述步骤11到步骤14的计算和设定值，采用高精度分离涡方式计算预设时间的非定常舰艉流场数据，以获得稳定的非定常舰艉流场拓扑结构；

步骤16，在获取到稳定的非定常舰艉流场拓扑结构后，计算指定时间的非定常舰艉流场数据，并输出7维的非定常舰艉流场数据。