(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111641560.1 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 中国航空工业 集团公司西安飞机设 计研究所 地址 710089 陕西省西安市阎良区人民东 路1号 (72)发明人 张超　明亚丽　谭蓉蓉　徐声明　 商立英　张泰安　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 刘传准 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑重心影响的螺旋桨飞机纵向气动 力配平方法 (57)摘要 本申请属于航空飞行器气动力配平领域， 公 开了一种考虑重心影响的螺旋桨飞机气动力纵 向配平方法。 该方法包括根据飞机纵向的基准气 动力数据、 螺旋桨滑流影响增量、 升降舵舵面效 率、 飞机配平重心偏移量， 得出未配平的考虑重 心偏移影响量的气动力数据， 然后依据俯仰力矩 平衡原理， 采用差量法插值求解给定构型下飞机 纵向配平气动力。 本申请适用于螺旋桨飞机设计 研制中的纵向气动力配平， 提高了螺旋桨飞机气 动力配平效率， 为工程研制中螺旋桨飞机不同状 态下气动力的配平使用提供基础。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114692291 A 2022.07.01 CN 114692291 A 1.一种考虑重心影响的螺 旋桨飞机纵向气动力配平方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1、 确定飞机配平构型状态； 步骤S2、 确定所述飞机配平构型状态下， 对应的基准气动力数据及未配平气动力增量 数据； 步骤S3、 在所述基准气动力数据上叠加未配平气动力增量数据， 获取叠加得到的气动 力数据； 步骤S4、 基于叠加得到的气动力数据， 根据飞机气动力配平时的重心偏移量， 确定重心 偏移对气动力和舵面效率的影响量； 步骤S5、 根据俯仰力矩平衡原理， 采用差量法插值求解给定构型下飞机纵向配平气动 力； 步骤S6、 叠加由飞机发动机状态引起的配平阻力系数增量， 获得修正后的配平阻力系 数， 进而获得最终的飞机纵向配平气动力。 2.如权利要求1所述的考虑重心影响的螺旋桨飞机纵向气动力 配平方法， 其特征在于， 步骤S1中， 所述飞机配平构型状态包括飞机襟翼偏角， 起落架状态， 配平重心位置， 发动机 状态及地 面效应影响参数。 3.如权利要求1所述的考虑重心影响的螺旋桨飞机纵向气动力 配平方法， 其特征在于， 步骤S2中， 通过风洞试验数据计算所述基准气动力数据及未配平气动力增量数据。 4.如权利要求3所述的考虑重心影响的螺旋桨飞机纵向气动力 配平方法， 其特征在于， 所述基准气动力数据包括升力， 阻力及俯仰力矩， 所述未配平气动力增 量数据包括螺旋桨 滑流影响量、 起落架影响基准量， 起落架动力影响增量， 地面效应影响量及升降舵偏角影响 量。 5.如权利要求4所述的考虑重心影响的螺旋桨飞机纵向气动力 配平方法， 其特征在于， 步骤S3中， 获取叠加得到的气动力数据CI2包括： CI2＝CI1+DCI_tc+K_ge*(DCI_ge+DCI_ge_tc)+K_gro*DCI_gro； 其中， CI1为基准气动力数据， 分别包括升力， 阻力及俯仰力矩， DCI_tc为螺旋桨滑流影 响量， DCI_ge为起落架 影响基准量， DCI_ge_tc为起落架动力影 响增量， DCI_gr o为地面效应 影响量， K_ge为起落架影 响因子， 起落架放下时为1， 起落架收起时为0， K_gr o为地效影响因 子。 6.如权利要求5所述的考虑重心影响的螺旋桨飞机纵向气动力 配平方法， 其特征在于， 所述地效影响因子通过以下 方式确定： 当H≤b/2时， K_gro ＝K1*e^(K2* H/(b/20))； 当H>b/2时， K_gro ＝0； 其中， K1、 K2分别为 地效影响因子计算系数， b为机翼展长， H为计算模型离地高度。 7.如权利要求1所述的考虑重心影响的螺旋桨飞机纵向气动力 配平方法， 其特征在于， 步骤S4中， 确定 重心偏移对气动力的影响量包括： Delt_cmx＝(Xmac ‑Xmac0)*(CL*cos( α )+CD*si n( α ))； Delt_cmz＝(Z ‑Z0)/CA*(CL*si n( α )‑CD*cos( α ))； Cm2＝Cm1+Delt_cmx+Delt_cmz； Delt_cmx、 Delt_cmz分别为配平重心在X轴、 Z轴偏移量对俯仰力矩系数的影响增量； α 为迎角， Xmac、 Xmac0分别为配平重心、 试验数据基准重心X轴位置， 按照机翼MAC百分比表权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114692291 A 2示， Z、 Z0分别为配平重心、 试验数据基 准重心Z轴实际坐 标， CA为机翼平均气动弦长， Cm2、 Cm1 分别为修正后与修 正前的俯仰力矩系数。 8.如权利要求1所述的考虑重心影响的螺旋桨飞机纵向气动力 配平方法， 其特征在于， 步骤S4中， 确定 重心偏移对舵面效率的影响量包括： Cm_ δ e2＝Cm_ δ e1+Delt_cmx_ δ e+Delt_cmz_ δ e； 其中， Cm_δe2、 Cm_δe1分别为修正后与修正前的影响量， Delt_cmx_δe与Delt_cmz_δe通 过以下公式确定： Delt_cmx_ δ e＝(Xmac ‑Xmac0)*(Delt_CL* cos( α )+Delt_CD*si n( α ))； Delt_cmz_ δ e＝(Z ‑Z0)/CA*(Delt_CL*si n( α )‑Delt_CD* cos( α ))； 上式中， Delt_CL， Delt_CD分别为迎角 α和给定舵偏角 δe状态下升降舵的升阻力系数增 量， Xmac、 Xmac0分别 为配平重心、 试验数据基准重心X轴位置， 按照机翼MAC百分比表示， Z、 Z0分别为配平重心、 试验数据基准重心Z轴实际坐标， CA为机翼 平均气动弦长 。 9.如权利要求1所述的考虑重心影响的螺旋桨飞机纵向气动力 配平方法， 其特征在于， 步骤S5进一 步包括： 步骤S51、 利用俯仰力矩 平衡原理， 计算给定 迎角 α 0对应的配平升降舵 舵面偏角 δ e0； 步骤S52、 利用计算所 得δ e0， 插值获取 该升降舵偏角对应的升力系数、 阻力系数增量； 步骤S53、 计算迎角 α 0的配平升力系数、 阻力系数； 步骤S54、 改变迎角 α， 重复步骤S51～步骤S5 3， 得出不同迎角对应的配平升阻力系数。 10.如权利要求1所述的考虑重心影响的螺旋桨飞机纵向气动力配平方法， 其特征在 于， 步骤S6中， 由飞机发动机状态引起的配平阻力系数增量的计算模型为： Delt_CD_eng＝K_eng*K e*Tc； 上式中， K_en g表示发动 机状态影响因子， 对于多发飞机， 全发工作时K_en g＝0， 一台发 动机失效时K_eng＝1； Ke为阻力增量影响因子， Tc为螺旋桨拉力系数， 由飞机配平状态给 定。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114692291 A 3