直升机操纵稳定性优化设计

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1、第43卷第3期2011年6月南京航空航天大学学报V01．43JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsJun．直升机操纵稳定性优化设计彭名华张呈林(南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，南京，210016)摘要：为了提高直升机操纵稳定性，建立了适合直升机总体设计的操纵稳定性分析模型，通过优化设计选择合适的总体参数和布局参数，以获得优良的直升机操纵稳定性。以UH一60A直升机为算例，结果表明该直升机操纵稳定性优化设计方法是可行和有效的

2、f同时对比经典数值优化算法、智能优化算法和混合优化算法，发现混合优化算法更适合直升机操纵稳定性优化设计模型的求解。关键词：直升机总体设计；操纵稳定性；优化设计；混合优化算法中图分类号：V221文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)03—0283—06OptimizationDesignofHelicopterStabilityandControlPengMinghua，ZhangChenglin(ScienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanic

3、sLaboratory，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)No．3201iAbstract：Toimprovethehelicopterstabilityandcontrol，theanalysismodelofhelicopterstabilityandcontrolisbuiltbasedontheprincipleofhelicopterpreliminarydesign．Theoptimizati

4、ondesignmethodisusedtoselecttheappropriatebasicparameters，thusimprovingthehelicopterstabilityandcontr01．TheapproachtotheoptimizationdesignmethodisfeasibleandefficientbytakingthehelicopterUH一60Aasanexample．Comparedwiththeclassicnumericaloptimizationalgo

5、rithm，theintelligentoptimizationalgorithmandthehybridoptimizationalgorithm，thelastoneismoresuitableforsolvingtheoptimiza—tiondesignmodelofhelicopterstabilityandcontr01．Keywords；helicopterconceptual／preliminarydesign；stabilityandcontrol；optimizationdesi

6、gn；hybridoptimizationalgorithm随着直升机技术的进步和应用领域的扩展，直升机操纵稳定性已成为现代直升机的主要设计指标之一[1]。在传统的直升机设计模式中，总体设计阶段主要任务是根据设计要求，估算直升机总质量和发动机功率，选取适当的直升机总体参数和布局参数，满足飞行性能要求[2】。目前直升机操纵稳定性优化设计研究主要集中在飞行控制系统的设计优化上，TisehlerE3]以ADS一33标准所定义的飞行品质指标为设计优化目标，通过优化直升机飞行控制系统参数，提高了直升机操纵稳定

7、性。Sa—hasrabudhe[}5]和Fusato[争7]研究了直升机飞行动力学和旋翼动力学多学科设计优化，通过优化旋翼和飞行控制系统参数，在满足旋翼气弹稳定性约束下优化直升机飞行品质，研究表明通过多学科设计优化旋翼和飞行控制系统与传统的先进行旋翼设计、然后进行控制系统设计的串行设计方法相比，可以得到更优的直升机飞行品质。上述直升机操纵稳定性优化都是在直升机总体方案冻结后进行的，没有考虑直升机总体参数对操纵稳定性的影响。直升机总体参数特别是旋翼、尾收稿日期：2010—11—16；修订日期：2011

8、—03—07通讯作者：张呈林，男，教授，博士生导师，E-mail：zcIntae@nuaa．edu．ca。284南京航空航天大学学报第43卷桨、平尾、垂尾参数以及气动布局参数不但对直升机飞行性能、结构质量有影响，而且决定着直升机平台本身的操纵稳定性。在总体设计中通常利用经验公式进行这些参数的选择，没有全面系统地分析它们对直升机操纵稳定性的影响，也没有进行操纵稳定性的优化设计。在直升机研制中曾多次因为这些参数选择不当而导致研制工作的反复，因而有必要在直升机总体设计中集成