变转速模型旋翼设计及载荷试验研究

发布时间：2017-10-11 05:28

  本文关键词：变转速模型旋翼设计及载荷试验研究

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【摘要】：采用旋翼变转速技术可以有效提高直升机飞行性能,但旋翼变转速后会引发较为严重的载荷问题。旋翼转速的降低会使直升机前进比增大,反流区扩张,进而增大桨叶载荷。降低的旋翼转速还会使桨叶挥舞方向和摆振方向频率比增大,桨叶变得更为“刚硬”,载荷同样也会增加。为研究桨叶载荷在旋翼转速变化过程中的规律,本文先以现有摆振柔软桨叶构成的无铰式和铰接式模型旋翼为试验对象,设计并实施了变转速模型旋翼初步载荷测量试验方案,对桨叶根部挥舞和摆振方向弯矩进行了测量。试验结果表明,当旋翼转速较低时,恰当幅度降低旋翼转速可以有效提升旋翼效率,同时,还可降低铰接式旋翼摆振方向前三阶弯矩、无铰式旋翼挥舞方向和摆振方向前三阶弯矩。当无铰式旋翼发生摆振一阶共振时,桨叶摆振一阶弯矩幅值较大,且显著影响摆振二阶、挥舞一阶和挥舞二阶弯矩。鉴于目前采用旋翼变转速技术的直升机旋翼多为刚性结构,本文设计了一种复合材料桨叶。在旋翼的工作转速下,加入桨毂后的桨叶挥舞方向与摆振方向一阶频率比均达到刚性要求。为获得刚性旋翼桨叶叶根部载荷、小拉杆载荷和桨叶表面挥舞方向载荷在旋翼转速变化过程中的规律,本文针对所设计的刚性旋翼,对变转速模型旋翼初步试验方案进行了改进,设计了一套刚性变转速旋翼试验方案,试验系统包含旋翼系统、数据采集传输系统、操控系统和驱动系统等子系统。根据加入桨毂后的桨叶模态特性、桨尖马赫数的限制以及旋翼前进比的要求,选定了试验旋翼转速和风洞风速变化范围。
【关键词】：模型旋翼 变转速 载荷 试验 结构设计
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V275.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 注释表14-16
• 第一章 绪论16-26
• 1.1 引言16-18
• 1.2 国内外研究现状18-24
• 1.3 本文的主要研究工作24-26
• 第二章 变转速模型旋翼初步载荷测量试验26-52
• 2.1 引言26
• 2.2 试验系统26-29
• 2.2.1 模型旋翼26-28
• 2.2.2 测量及传输系统28-29
• 2.2.3 驱动系统及风洞29
• 2.3 试验过程29-36
• 2.3.1 旋翼桨叶固有特性测量30-33
• 2.3.2 变转速旋翼载荷测量试验33-36
• 2.4 试验结果及分析36-51
• 2.4.1 试验结果处理36-37
• 2.4.2 无铰式旋翼测量37-45
• 2.4.3 铰接式旋翼测量45-51
• 2.5 本章小结51-52
• 第三章 刚性旋翼结构设计52-72
• 3.1 引言52
• 3.2 桨叶初步设计52-54
• 3.2.1 桨叶大梁53-54
• 3.2.2 前缘配重54
• 3.2.3 桨叶蒙皮54
• 3.2.4 桨叶填充物54
• 3.2.5 后缘条54
• 3.3 复合材料理论分析及处理54-62
• 3.3.1 复合材料属性的确定55-61
• 3.3.2 复合材料处理模块ACP简介61-62
• 3.4 刚性旋翼模态分析62-71
• 3.4.1 桨叶蒙皮的铺层设定63-64
• 3.4.2 刚性旋翼方案的确定及模态分析64-68
• 3.4.3 蒙皮铺层角的影响68-69
• 3.4.4 弹性片厚度的影响69-71
• 3.5 本章小结71-72
• 第四章 刚性变转速旋翼试验方案设计72-85
• 4.1 引言72
• 4.2 无铰式刚性旋翼系统72-73
• 4.3 旋翼载荷测量系统73-80
• 4.3.1 桨叶桨根载荷测量73-74
• 4.3.2 旋翼小拉杆载荷测量74-75
• 4.3.3 桨叶表面载荷测量75-80
• 4.4 试验系统80-81
• 4.5 试验方案81-84
• 4.5.1 无铰式刚性旋翼试验转速范围的确定81
• 4.5.2 试验风洞风速的确定81-82
• 4.5.3 无铰式刚性旋翼变转速试验步骤82-84
• 4.6 本章小结84-85
• 第五章 总结与展望85-87
• 5.1 工作总结85-86
• 5.2 展望86-87
• 参考文献87-91
• 致谢91-92
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1010764