CN117763739B - 一种基于叶素-动量理论的螺旋桨1p气动载荷计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于叶素‑动量理论的螺旋桨1P气动载荷计算方法，涉及飞机螺旋桨气动载荷计算领域，包括如下步骤：步骤一、基于叶素‑动量理论建立有斜向来流的螺旋桨1P气动载荷数学模型；步骤二、使用Prandtl翼尖修正方法和桨根流动修正方法对建立的数学模型进行修正；步骤三、使用Matlab软件开发基于修正后的数学模型建立螺旋桨1P载荷计算运行程序。本发明建立的数学模型能够快速、准确地计算出螺旋桨1P载荷气动特性参数，大大缩短了计算时间，提高了计算效率。

Description

一种基于叶素-动量理论的螺旋桨1P气动载荷计算方法

技术领域

本发明涉及飞机螺旋桨气动载荷计算领域，具体是一种基于叶素-动量理论的螺旋桨1P气动载荷计算方法。

背景技术

当螺旋桨飞机在转弯、俯冲拉起等机动状态时，会出现螺旋桨拉力轴线方向与飞行方向存在夹角的情况，即螺旋桨旋转面存在入流角，螺旋桨会产生与转速相同频率的动态弯矩和侧向载荷，这称之为螺旋桨1P气动载荷(简称1P载荷)。1P载荷会给飞机的操稳特性带来不利影响，例如会让飞机产生俯仰现象，抬头或低头，也会使飞机产生偏转，所以1P载荷对螺旋桨的气动特性有着不可忽视的影响。此外，1P载荷还会减少螺旋桨桨毂和轴承的使用寿命，因此，准确预测1P载荷对于螺旋桨的结构设计也是十分必要的。正常情况下，飞机在整个飞行过程中，要求其尽可能在飞行工况下保持原有飞行姿态，但是螺旋桨飞机在空中变换姿态会受到1P载荷影响，因此在多工况下准确获得螺旋桨1P载荷，对飞机的设计和控制具有重要意义。

大量研究学者对1P载荷采用了不同的研究方法，但均需要花费较多的实验经费和测试时间，具有一定的局限性。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，通过权衡时间和计算成本，提一种基于叶素-动量理论的螺旋桨1P气动载荷计算方法。本发明基于叶素-动量理论对螺旋桨1P气动载荷进行数学建模，依据建立的1P气动载荷数学模型使用Matlab软件对螺旋桨1P气动载荷计算程序进行开发，该程序可以实现在任意斜向来流情况下，快速准确计算螺旋桨1P气动载荷。

技术方案：一种基于叶素-动量理论的螺旋桨1P气动载荷计算方法，包括如下步骤：

步骤一、基于叶素-动量理论建立有斜向来流的螺旋桨1P气动载荷数学模型，步骤如下：

步骤(1.1)、定义螺旋桨坐标系定义，对来流速度进行分解；

步骤(1.2)、根据叶素理论，计算气流相对叶素产生的合成速度V_R；

步骤(1.3)、对于N个螺旋桨叶片，计算叶片旋转一周产生的平均拉力与扭矩；

步骤(1.4)、引入peter&pitt入流模型，描述诱导速度V_ia和相位角ψ的关系；

步骤(1.5)、结合步骤(1.2)-(1.4)，求解出螺旋桨圆环中心的诱导速度V_ia,0，从而求得所需的叶素扫过一周产生拉力dT和克服扭矩dQ；

步骤(1.6)、在展向位置各处重复步骤(1.2)-(1.5)并叠加各个dT、dQ即可求得在有来流迎角情况下的气动性能，气动性能包括拉力与扭矩；

步骤二、使用Prandtl翼尖修正方法和桨根流动修正方法对建立的数学模型进行修正，步骤如下：

步骤(2.1)、引入Prandtl翼尖修正模型，建立修正系数F_prandtl在螺旋桨桨叶展向位置分布情况的函数；

步骤(2.2)、使用桨根流动修正方法，建立F_cl函数；

步骤(2.3)、将F_prandtl和F_cl同时乘以对应的翼型升力系数即可得到修正后的升力系数，后续都用修正后的升力系数进行计算；

步骤三、使用Matlab软件开发基于修正后的数学模型建立螺旋桨1P载荷计算运行程序。

进一步的，所述步骤(1.1)中，螺旋桨坐标系中，垂直于桨盘方向为X轴，桨盘所在平面定义为YZ面，表示来流速度V与桨盘转轴X轴的夹角，因而来流速度V可以分解为轴向分量V_X和桨盘切向分量V_YZ，表达式为(1)和(2)：

将切向分量V_YZ进一步分解可以得到垂直于叶片前缘的V_YZ⊥(ψ)和平行于叶片径向的V_YZ||(ψ)，ψ表示相位角，表达式如下：

V_YZ⊥(ψ)＝V_YZ×sinψ (3)

V_YZ||(ψ)＝V_YZ×cosψ (4)

其中，ψ表示相位角。

进一步的，所述步骤(1.2)中，气流相对叶素产生的合成速度V_R表达式为(5)：

其中，V_ia表示螺旋桨桨叶每段的轴向诱导速度，dL表示垂直于合成流V_R的瞬时升力，dD表示沿着V_R的阻力，ω表示旋转角速度，r表示桨叶任意位置处的半径。

进一步的，所述步骤(1.3)中，对于N个螺旋桨叶片，旋转一周产生的平均拉力与扭矩表达式为(6)和(7)：

其中，dT表示拉力，dQ扭矩，ρ代表密度，c代表弦长，C_l代表升力系数，C_d代表阻力系数，φ表示合成入流角；

根据动量理论结合伯努利方程和动量守恒定理，得出拉力与扭矩的计算公式分别为(8)和(9)：

其中，V_disc表示穿过螺旋桨的合成流速，是关于方位角的函数，表达式为(10)：

进一步的，所述步骤(1.4)中，入流模型的表达式为(11)：

其中，V_ia,0为螺旋桨圆环中心的诱导速度，该诱导速度在一个圆环内为常值；R_prop表示螺旋桨半径；χ为圆环中心处的尾流偏转角度，表达式为(12)：

进一步的，所述步骤(2.1)中，修正系数F_prandtl在螺旋桨桨叶展向位置分布情况的函数，公式如下所示：

其中，B表示螺旋桨桨叶数量，表示翼型的入流角，R表示螺旋桨完整半径，r表示螺旋桨任意位置处的半径；

所述步骤(2.2)中，建立F_cl函数，公式如下：

F_cl＝1-12exp(-35×r) (14)

其中，r表示螺旋桨任意位置处的半径，F_cl表示修正函数。

进一步的，所述步骤三中，螺旋桨1P载荷计算运行程序的计算流程如下：

步骤(3.1)、首先定义螺旋桨基本参数，螺旋桨桨叶数、半径、桨毂半径、桨叶弦长和扭转角分布；

步骤(3.2)、给定计算条件，包括来流夹角、来流速度和螺旋桨转速；

步骤(3.3)、使用Xfoil生成翼型升阻力数据库，并导入Matlab程序中；

步骤(3.4)、引入依据Peter&Pitt建立的入流模型，迭代求解整个桨盘面的诱导速度分布；

步骤(3.5)、插值求解得出螺旋桨桨叶任意半径处的弦长与桨叶角参数，接下来调用数据库中的升阻力系数，得到攻角从-180°到180°对应的升阻力系数；

步骤(3.6)、升阻力系数进行修正：采用建立修正系数F_prandtl，在螺旋桨翼尖处进行修正；使用F_cl函数在桨根处进行修正，将不同半径处的修正系数乘对应的升力系数即可得到修正后的升力系数；

步骤(3.7)、对来流速度进行分解，依据叶素-动量理论迭代求解气动参数，所述气动参数包括螺旋桨桨叶弯矩、切向力、拉力和扭矩。

有益效果：

1)本发明建立的数学模型适用研究螺旋桨1P气动载荷，螺旋桨1P载荷程序准确可靠，能够快速，准确地计算出螺旋桨1P载荷气动特性参数，大大缩短了计算时间，提高了计算效率。

2)本发明基于螺旋桨1P气动载荷数学模型获得的螺旋桨单个桨叶拉力系数、功率系数、桨叶弯矩以及切向力的计算结果与CFD仿真计算结果误差均小于6％，并且呈现规则的周期性脉动。在较小来流夹角下，螺旋桨整桨的弯矩与切向力波动幅度范围较小，随着来流夹角的增大，桨叶气动特性参数波动范围增大，且波动更复杂，为研究整个螺旋桨飞机1P载荷提供了一种有意义的方法。

附图说明

图1为螺旋桨坐标系定义和来流速度分解图；

图2为速度V_YZ分解图；

图3为叶素受力图；

图4为螺旋桨尾流偏转示意图；

图5为螺旋桨1P载荷程序计算流程图；

图6为入射角9度螺旋桨气动参数随相位角变化；其中，(a)为螺旋桨单个桨叶弯矩切向力随相位角的变化，(b)为螺旋桨单个桨叶拉力系数与功率系数随相位角的变化。

图7为9度总弯矩和切向力的程序计算值与CFD的对比情况；

图8为螺旋桨整桨的弯矩与切向力随相位角的变化图；其中，(a)为来流角度为20°、40°、50°、60°时，螺旋桨整桨的弯矩随相位角的变化；(b)为来流角度为20°、40°、50°、60°时，螺旋桨整桨切向力随相位角的变化；

图9为螺旋桨总弯矩与切向力随前进比变化图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

本发明基于叶素-动量理论建立了螺旋桨1P气动载荷数学模型，并使用Peter&Pitt入流修正方法、Prandtl翼尖修正方法，以及桨根流动修正方法对该数学模型进行了修正。基于发明新建立的模型，使用Matlab软件开发了螺旋桨1P气动载荷快速计算程序，使用开发的螺旋桨1P气动载荷快速计算程序对多个螺旋桨工况进行了计算，通过分析对比计算结果，获得螺旋桨1P载荷气动特性及其变化规律。具体的，本发明公开了一种基于叶素-动量理论的螺旋桨1P气动载荷计算方法，包括如下步骤：

步骤一、基于叶素-动量理论建立有斜向来流的螺旋桨1P气动载荷数学模型。

基于叶素-动量理论，建立有斜向来流的螺旋桨1P气动载荷数学模型。叶素动量法(BEM)是一种经典的螺旋桨气动力快速计算方法，其具有较好的可信度，同时计算量较小。相比可信度更好的数值计算结果，可以大幅度缩减数值计算时间，为螺旋桨初步设计提供了一个快速评估的手段，从而加速螺旋桨整体的设计过程。

建立有斜向来流的螺旋桨1P气动载荷数学模型的步骤如下：

步骤(1.1)、定义螺旋桨坐标系，对来流速度进行分解；

图1显示了螺旋桨各个速度分量的坐标系，垂直于桨盘方向为X轴，桨盘所在平面定义为YZ面，表示来流速度V与桨盘转轴X轴的夹角，因而来流速度V可以分解为轴向分量V_X和桨盘切向分量V_YZ，表达式为(1)和(2)：

如图2所示，将切向分量V_YZ进一步分解可以得到垂直于叶片前缘的V_YZ⊥(ψ)和平行于叶片径向的V_YZ||(ψ)，而V_YZ⊥(ψ)会直接影响桨叶的气流攻角，表达式为(3)和(4)：

V_YZ⊥(ψ)＝V_YZ×sinψ (3)

V_YZ||(ψ)＝V_YZ×cosψ (4)

其中，ψ表示相位角。

步骤(1.2)、根据叶素理论，计算气流相对叶素产生的合成速度V_R；

叶素产生的升阻力与合成速度如图3所示，气流相对叶素产生的合成速度V_R表达式为(5)：

V_ia表示螺旋桨桨叶每段的轴向诱导速度，dL表示垂直于合成流V_R的瞬时升力，dD表示沿着V_R的阻力，ω表示旋转角速度，r表示桨叶任意位置处的半径。

步骤(1.3)、对于N个螺旋桨叶片，计算叶片旋转一周产生的平均拉力与扭矩；

螺旋桨在一个旋转周期内，不同时刻，叶片产生的瞬时拉力是不同的，这是由于叶片所处的相位角不同，但是叶片产生的平均拉力是相同的，对于N个螺旋桨叶片，旋转一周产生的平均拉力与扭矩表达式为(6)和(7)：

其中，dT表示拉力，dQ扭矩，ρ代表密度，c代表弦长，C_l代表升力系数，C_d代表阻力系数，φ表示合成入流角。

根据动量理论结合伯努利方程和动量守恒定理，得出拉力与扭矩的计算公式分别为(8)和(9)：

其中，V_disc表示穿过螺旋桨的合成流速，是关于方位角的函数，表达式为(10)：

步骤(1.4)、引入peter&pitt入流模型，描述诱导速度V_ia和相位角ψ的关系；

在无来流迎角的情况下，由于未知数轴向诱导速度V_ia对于同一位置桨叶都为常值，因而联列式(6)、式(8)和式(7)、式(9)通过迭代求解可以解出方程。但是当有来流迎角时，轴向诱导速度V_ia是关于相位角ψ的函数，于是此处需要引入Peter&Pitt建立的入流模型，从而描述诱导速度V_ia和相位角ψ的关系；该入流模型的表达式为(11)：

其中，V_ia,0为螺旋桨圆环中心的诱导速度，该诱导速度在一个圆环内为常值；R_prop表示螺旋桨半径；χ为圆环中心处的尾流偏转角度，表达式为(12)：

步骤(1.5)、结合步骤(1.2)-(1.4)，求解出螺旋桨圆环中心的诱导速度V_ia,0，从而求得所需的叶素扫过一周产生拉力dT和克服扭矩dQ；

将式(11)、式(12)代入式(5)－(9)，再联列式(6)、式(8)和式(7)、式(9)进行迭代求解，可以解得未知数V_ia,0，从而求得所需的叶素扫过一周产生拉力dT和克服扭矩dQ。

步骤(1.6)、在展向位置各处重复步骤(1.2)-(1.5)并叠加各个dT、dQ即可求得在有来流迎角情况下的气动性能，气动性能包括拉力与扭矩。

步骤二、使用Prandtl翼尖修正方法和桨根流动修正方法对建立的数学模型进行修正。

步骤(2.1)、引入Prandtl翼尖修正模型，建立修正系数F_prandtl在螺旋桨桨叶展向位置分布情况的函数；

引入Prandtl翼尖修正模型，该模型是为了模拟螺旋桨的桨尖部分的升力递减至0的现象。该现象的原因是桨尖最外侧由于不存在阻隔，尽管桨尖翼型可以加速上翼面的气流从而增大与下翼面的静压差，但是气流会从下翼面沿翼尖侧面逃逸至上翼面形成桨尖涡和静压差，因此翼尖升力骤减。这个现象还会波及靠近翼尖的部分叶素，升力的衰减程度随展向位置的减小而减小。Prandtl翼尖修正模型就是用来描述修正系数F_prandtl在螺旋桨桨叶展向位置分布情况的函数，公式如(13)所示，

其中，B表示螺旋桨桨叶数量，表示翼型的入流角，R表示螺旋桨完整半径，r表示螺旋桨任意位置处的半径。

步骤(2.2)、使用桨根流动修正方法，建立F_cl函数；

在螺旋桨的运动中，流体会受到影响，特别是在螺旋桨的根部附近。螺旋桨根部处的流动分离是指流体在这一区域失去对螺旋桨的附着，形成一种分离的状态。螺旋桨桨根处分离流动可能会导致一些性能问题，如降低效率、增加噪音和振动等。造成这种现象的原因可能是螺旋桨在受斜向来流情况下，攻角过大可能导致流体无法正确贴附到桨叶表面，而在桨根处分离。为了减少这种分离流动现象，建立F_cl函数。

F_cl＝1-12exp(-35×r) (14)

其中，r表示螺旋桨任意位置处的半径，F_cl表示修正函数。

步骤(2.3)、将F_prandtl和F_cl同时乘以对应的翼型升力系数即可得到修正后的升力系数，后续都用修正后的升力系数进行计算。

步骤三、使用Matlab软件开发基于修正后的数学模型建立螺旋桨1P载荷计算运行程序。

该螺旋桨1P载荷运行程序的计算流程图如图5所示，具体步骤如下：

步骤(3.1)、第一步，首先定义螺旋桨基本参数，螺旋桨桨叶数、半径、桨毂半径，桨叶弦长和扭转角分布等；

步骤(3.2)、第二步，给定计算条件，如来流夹角、来流速度和螺旋桨转速等计算工况；

步骤(3.3)、第三步，使用Xfoil生成翼型升阻力数据库，并导入Matlab程序中；

步骤(3.4)、接下来，引入依据Peter&Pitt建立的入流模型，迭代求解整个桨盘面的诱导速度分布；

步骤(3.5)、第五步中，插值求解得出螺旋桨桨叶任意半径处的弦长与桨叶角等参数，接下来调用数据库中的升阻力系数，得到攻角从-180°到180°对应的升阻力系数；

步骤(3.6)、升阻力系数进行修正：采用引入Prandtl翼尖修正模型建立的修正系数F_prandtl，在螺旋桨翼尖处进行修正；因为在桨根处的分离流动，使用F_cl函数在桨根处进行修正，将不同半径处的修正系数乘对应的升力系数即可得到修正后的升力系数；

步骤(3.7)、最后一步，对来流速度进行分解，依据叶素-动量理论迭代求解螺旋桨桨叶弯矩、切向力、拉力、扭矩等气动参数。

图6为在9度入射角情况下，螺旋桨单个叶片使用程序与CFD计算值的比较。从图中可以看出，在斜向来流的情况下，螺旋桨单个桨叶气动参数呈现规律的脉动周期性变化，1P载荷最大值出现在90度附近，最小值出现在270度附近，符合螺旋桨实际受力情况。且程序预测值与CFD计算值接近，在桨叶旋转一周内，C_T最大偏差为-3.9％，C_P的最大偏差为-4.5％，弯矩的最大偏差为-2.3％，切向力的最大偏差为-4.85％，误差较小。

将不同来流角度下的螺旋桨整体弯矩与切向力程序与CFD计算值进行对比，从图7中可以看出，螺旋桨整体弯矩与切向力程序计算值与CFD计算值是基本吻合的，进一步说明程序的准确性，由于总桨的弯矩与切向力是三个桨叶求和值，所以螺旋桨整体弯矩与切向力脉动幅度很小。

使用Matlab程序计算了在大来流角度下(20°、40°、50°、60°)螺旋桨整桨的弯矩和切向力随相位角的变化，从图8中可以看出，20度的脉动幅度最小，40度的脉动幅度最大，50度的脉动幅度小于40度，而60度的脉动幅度又小于50度的，但是60度的波动更加有规律，这是因为在小来流夹角的情况下，流体流过螺旋桨时的相对速度较小，从而产生的弯矩与切向力较小，随着来流夹角的增大，需要更多的力来推动流体，但当来流夹角过大时，会导致流体的剧烈分离和失速，从而减小了整桨弯矩与切向力。而且在大来流夹角的情况下，流体在螺旋桨附近形成了非均匀的流动，这些不规则的流动导致螺旋桨受到非常不稳定的力，从而出现不规则的波动。

图9为螺旋桨在转速为1396.9r/min，入射角为10度，不同前进比时，螺旋桨整桨弯矩与切向力的变化情况，前进比较小时，弯矩与切向力随着前进比的增大而增大，当前进比达到2左右时，弯矩与切向力会随着前进比的增大而减小。本发明开发的程序可以快速预测桨叶最大弯矩及切向力。程序可以快速预测，对螺旋桨结构强度涉及提供指导。

本发明基于叶素-动量理论建立了螺旋桨1P气动载荷数学模型，开发了螺旋桨1P气动载荷快速计算程序，使用开发的螺旋桨1P气动载荷快速计算程序对多个螺旋桨工况进行了计算，可以得到如下结论：

(1)通过对比9°来流角度下的程序与CFD计算结果，单个桨叶气动特性参数计算的偏差范围都在6％之内，偏差较小，验证了1P载荷数学模型适用性，以及程序的准确性，可以大大缩短计算时间，节省计算成本，提高计算效率，为计算1P载荷提供了一个快速可靠的方法。

(2)通过对1P载荷计算，得出螺旋桨切向力弯矩值随相位角的变化情况，螺旋桨单个桨叶气动特性参数值随相位角呈现明显的周期性脉动变化，1P载荷最大值出现在90度附近，最小值出现在270度附近，螺旋桨整体气动特性参数随相位角变化趋势在一定范围内波动，随着入射角的增大，波动幅度更加明显，波动更加有规律。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (4)

1.一种基于叶素-动量理论的螺旋桨1P气动载荷计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、基于叶素-动量理论建立有斜向来流的螺旋桨1P气动载荷数学模型，步骤如下：

步骤（1.1）、定义螺旋桨坐标系定义，对来流速度进行分解；

步骤（1.2）、根据叶素理论，计算气流相对叶素产生的合成速度V _R ；

步骤（1.3）、对于N个螺旋桨叶片，计算叶片旋转一周产生的平均拉力与扭矩；

步骤（1.4）、引入peter&pitt入流模型，描述诱导速度V _ia 和相位角的关系；

步骤（1.5）、结合步骤（1.2）-（1.4），求解出螺旋桨圆环中心的诱导速度 V _ia,0 ，从而求得所需的叶素扫过一周产生拉力dT和克服扭矩dQ；

步骤（1.6）、在展向位置各处重复步骤（1.2）-（1.5）并叠加各个dT、dQ即可求得在有来流迎角情况下的气动性能，气动性能包括拉力与扭矩；

步骤二、使用Prandtl翼尖修正方法和桨根流动修正方法对建立的数学模型进行修正，步骤如下：

步骤（2.1）、引入Prandtl翼尖修正模型，建立修正系数F _prandtl在螺旋桨桨叶展向位置分布情况的函数；

步骤（2.2）、使用桨根流动修正方法，建立F _cl 函数；

步骤（2.3）、将F _prandtl和F _cl 同时乘以对应的翼型升力系数即可得到修正后的升力系数，后续都用修正后的升力系数进行计算；

步骤三、使用Matlab软件开发基于修正后的数学模型建立螺旋桨1P载荷计算程序；

所述步骤（1.1）中，螺旋桨坐标系中，垂直于桨盘方向为X轴，桨盘所在平面定义为YZ面，表示来流速度V与桨盘转轴X轴的夹角，因而来流速度V可以分解为轴向分量V _X 和桨盘切向分量V _YZ ，表达式为（1）和（2）：

（1）

（2）

将切向分量V _YZ 进一步分解可以得到垂直于叶片前缘的和平行于叶片径向的，表示相位角，表达式如下：

（3）

（4）

其中，表示桨叶相位角；

所述步骤（1.2）中，气流相对叶素产生的合成速度V _R 表达式为（5）：

（5）

其中，V _ia 表示螺旋桨桨叶每段的轴向诱导速度，dL表示垂直于合成流V _R 的瞬时升力，dD表示沿着V _R 的阻力，ω表示旋转角速度，r表示桨叶任意位置处的半径；

所述步骤（1.3）中，对于N个螺旋桨叶片，旋转一周产生的平均拉力与扭矩表达式为（6）和（7）：

（6）

（7）

其中，dT表示拉力，dQ扭矩，代表密度，代表弦长，代表升力系数，代表阻力系数，表示合成入流角；

根据动量理论结合伯努利方程和动量守恒定理，得出拉力与扭矩的计算公式分别为（8）和（9）：

(8)

(9)

其中，表示穿过螺旋桨的合成流速，是关于桨叶方位角的函数，表达式为（10）：

(10)。

2.根据权利要求1所述的一种基于叶素-动量理论的螺旋桨1P气动载荷计算方法，其特征在于，所述步骤（1.4）中，入流模型的表达式为（11）：

(11)

其中，V _ia,0 为螺旋桨圆环中心的诱导速度，该诱导速度在一个圆环内为常值；表示螺旋桨半径；为圆环中心处的尾流偏转角度，表达式为（12）：

(12)。

3.根据权利要求2所述的一种基于叶素-动量理论的螺旋桨1P气动载荷计算方法，其特征在于，所述步骤（2.1）中，修正系数F _prandtl在螺旋桨桨叶展向位置分布情况的函数，公式如下所示：

(13)

其中，表示螺旋桨桨叶数量，表示翼型的入流角，表示螺旋桨完整半径，r表示螺旋桨任意位置处的半径；

所述步骤（2.2）中，建立F _cl 函数，公式如下：

（14）

其中，r表示螺旋桨任意位置处的半径，F _cl 表示修正函数。

4.根据权利要求3所述的一种基于叶素-动量理论的螺旋桨1P气动载荷计算方法，其特征在于，所述步骤三中，螺旋桨1P载荷计算运行程序的计算流程如下：

步骤（3.1）、首先定义螺旋桨基本参数，螺旋桨桨叶数、半径、桨毂半径、桨叶弦长和扭转角分布；

步骤（3.2）、给定计算条件，包括来流夹角、来流速度和螺旋桨转速；

步骤（3.3）、使用Xfoil生成翼型升阻力数据库，并导入Matlab程序中；

步骤（3.4）、引入入流模型，迭代求解整个桨盘面的诱导速度分布；

步骤（3.5）、插值求解得出螺旋桨桨叶任意半径处的弦长与桨叶角参数，接下来调用数据库中的升阻力系数，得到攻角从-180°到180°对应的升阻力系数；

步骤（3.6）、升阻力系数进行修正：采用修正系数F _prandtl，在螺旋桨翼尖处进行修正；使用F _cl 函数在桨根处进行修正，将不同半径处的修正系数乘对应的升力系数即可得到修正后的升力系数；

步骤（3.7）、对来流速度进行分解，依据叶素-动量理论迭代求解气动参数，所述气动参数包括螺旋桨桨叶弯矩、切向力、拉力和扭矩。