共轴刚性旋翼气动外形优化设计
作者:
作者单位:

1.南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室,南京,210016;2.中国直升机设计研究所,景德镇,333001

作者简介:

招启军,男,教授,博士生导师,江苏省高校“青蓝工程”中青年学术带头人,入选江苏省“333高层次人才培养工程”。研究方向:直升机计算流体力学、直升机空气动力学等。出版专著1部,发表论文180余篇,SCI收录26篇,Ei收录130篇,获国防科技进步二等奖3次、三等奖1次。

通讯作者:

招启军,E-mail:zhaoqijun@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

V219

基金项目:


Optimization Design of Coaxial Rotor Aerodynamic Planform
Author:
Affiliation:

1.National Key Laboratory of Rotorcraft Aerodynamics, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing, 210016, China;2.China Helicopter Research and Development Institute, Jingdezhen, 333001, China

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    摘要:

    采用前行桨叶概念(Advancing blade concept, ABC)的共轴刚性旋翼构型的直升机具有高速前飞的能力,然而大前飞速度带来的强桨尖压缩性等影响对桨叶气动外形提出了更高的要求。鉴于此,本文针对共轴刚性旋翼的气动布局进行了优化设计通过改进桨叶平面外形提升旋翼前飞性能。基于雷诺平均NS(Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS)方程对共轴旋翼流场进行了气动性能数值模拟,在此基础上建立了代理模型结合遗传算法(Genetic algorithm, GA)的高效共轴旋翼气动布局优化方法,以前飞升阻比为目标函数进行优化,得到约束外形下的具有非线性弦长分布、尖削及后掠特征的桨叶外形。试验结果表明优化桨叶相比基准矩形桨叶升阻比得到明显的提升(前进比为0.6状态下升阻比提升约30%),证明了优化的有效性。

    Abstract:

    Coaxial rigid rotor helicopter using advancing blade concept (ABC) is capable of high speed forward flight. However large area of reverse flow region and intense blade tip compressibility brought by high forward speed put forward higher requirements for blade planform. In light of this, optimization design of coaxial rotor planform is conducted to impove forward performance by changing blade planform. Coaxial rotor flow-field is simulated by solving Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations. An optimization method combining surrogated model and genetic algorithm (GA) is established based on aerodynamic simulations. The optimized blade features nonlinear chord distribution and tapered sweptback blade tip under geometry constraints when lift-drag-ratio is set as objective function. Compared with baseline rectangular blade, the optimized blade has a higher lift-drag-ratio (When the advance ratio is 0.6, the lift-to-drag ratio is increased about 30%), which proves the optimization is valid.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

招启军,张威,原昕,朱正,王博.共轴刚性旋翼气动外形优化设计[J].南京航空航天大学学报,2019,51(2):160-165

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  • 收稿日期:2018-11-11
  • 最后修改日期:2019-03-08
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  • 在线发布日期: 2019-05-10
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