纵列式直升机机身参数化建模与优化

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纵列式直升机因其拥有前后分布的双旋翼布局和较长的机身结构,较传统的单旋翼直升机更适合被用于执行大型运输任务,它的机身作为承担运输任务的主体,拥有更大的重心范围,有利于在使用中自由添加机身附件和货物。对纵列式直升机的机身外形设计,有利于降低机身气动阻力,降低直升机消耗的功率,提高纵列式的航程航时。
  本文首先基于参数化理论设计机身外形,得到纵列式直升机的参数化机身模型;然后研究了机身气动分析的方法,并引入动量源方法模拟旋翼对机身的气动干扰;最后利用代理模型技术,对机身外形参数进行了优化。
  本文具体工作内容如下:
  1.针对纵列式直升机总体参数的要求,将纵列式机身划分为若干部件系统,分别参数化建模并设置参数。同时利用CST方法对各个参数进行消元和分类,控制参与优化的可变参数种类,建立了前后旋翼柱参数化模型;
  2.针对纵列式的机身气动特性分析的需要,利用动量源技术,建立了机身外流场模拟分析方法,并模拟分析了旋翼对机身的气动干扰特性,分析了前后旋翼对纵列式机身气动分析特性的影响规律,验证了上述方法的有效性,并对参数化建模过程中未确定参数进行了参数敏感性分析。
  3.结合纵列式直升机的机身参数化模型和机身气动分析方法,基于响应曲面设计法的代理模型技术,针对一款纵列式直升机算例模型,分别进行了全机机身气动优化和前后旋翼柱部件优化,得出了满足优化要求的模型参数。
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