题目：基于自由尾迹的共轴式直升机气动分析与优化

近年来小型无人直升机由于其在军事和民用方面具有的广泛用途，逐渐成为研究的热点，而其中小型共轴式无人直升机以其两副旋翼共轴反转、无须尾桨、悬停效率高、结构紧凑，尺寸小等特点被国内外较多的采用。由于没有尾桨，共轴式直升机的航向操纵主要依靠上下旋翼的总距差动完成，在总距和航向操纵上有较强的耦合，需要进行进一步的分析计算。本文首先探讨了自由尾迹算法。解决了实际编程计算过程中发散、尾迹形状震荡等问题。并吸收了许多现有研究成果，对算法进行了必要的简化与改进，提高了计算速度。计算结果表明计算精度未收到明显影响。在此之后，本文建立了共轴式直升机气动计算程序。通过和试验数据对比，验证了程序的准确性。利用该程序，本文对FH-1型共轴式直升机气动特性进行了分析，主要对航向和总距间的解耦进行了计算，得到了航向与总距操纵时上下旋翼的总距配合曲线，了解了解耦控制的特点并根据数值计算结果拟合出了近似的解耦函数，以便于飞控系统设计。同时，利用现有的原型机，本文提出了一个简化的基于原型机重量数据的直升机重量模型。对重量模型和气动模型进行处理，统一量纲后，建立了考虑气动和重量效率的总体设计评价函数。利用复合型优化算法，实现了对FH-1型直升机的总体设计优化。