泛函变分算法优化旋翼气动力设计：以武直-19和武直-10为例

本文主要探讨了泛函变分算法在悬停旋翼气动力优化设计中的实际应用，由吴同顺高级工程师提出。他指出，尽管悬停旋翼在理论上允许马赫数Ma达到1.2，但考虑到实际飞行条件，如前缘处的法向马赫数Ma*cosγ限制在0.63以下。文章的核心在于利用"微元理论"和工程算法构建了一个计算模型，这个模型能够将旋翼的设计参数与气动力直接关联起来。 在这个模型中，研究者可以采取两种策略：一是设定旋翼拉力ΣdT为已知，然后优化旋翼功率ΣdP，使其达到最小；或者反过来，先设定ΣdP为已知，寻求最大化的ΣdT。这个过程揭示了ΣdT和ΣdP本质上是旋翼固有的气动力特性，升力Ts（即旋翼产生的升力）来源于ΣdT。 然而，现实中旋翼升力会受到多种因素的影响而减小，同时涡轴发动机的实际功率Pe可能因各种原因而增加，这会导致ΣdT大于Ts，ΣdP小于Pe。为了简化计算，文中提出了类比方法，通过估算旋翼升力系数ξ和涡轴发动机功率裕度系数ζ，分别为0.85和1.1765，以此来近似计算Ts和Pe的关系。 为了验证模型的准确性，研究者选择了武直-19和武直-10旋翼作为案例，详细列出计算数据，并通过与实验测试数据的对比，不断调整ξ和ζ的值，以提高模型的科学性和实用性，使之成为航空器型号研发过程中的有力工具。文章的关键词包括修缘、数值计算、旋翼拉力、旋翼功率、旋翼设计参数、计算模型以及泛函变分算法等，强调了在实际应用中对精度误差的控制和优化。 本文深入探讨了泛函变分算法在悬停旋翼气动力设计中的关键作用，旨在提升旋翼性能和效率，同时提供了实用的计算方法和参数估计，为旋翼和涡轴发动机系统的优化设计提供了重要的理论支持。