含不同桨尖形状和粘弹减摆器的无轴承旋翼直升机气弹稳定性
发布时间：2021-02-24 04:24
无轴承旋翼由于具有结构简单、维护性好、操纵功效高的特点而被广泛应用于新一代直升机。在无轴承旋翼系统中,依靠桨根复合材料柔性梁的弹性变形实现桨叶的挥-摆-扭运动,通过安装具有非线性动力学特性的粘弹减摆器提高旋翼系统的气弹稳定性,这增加了桨叶各方向运动之间的耦合,增加了无轴承旋翼系统气弹动力学分析的复杂性。本文以无轴承旋翼直升机的气弹稳定性为研究方向,提出了含不同桨尖形状和粘弹减摆器的无轴承旋翼/机体耦合系统的气弹动力学分析模型和瞬态求解方法,研究了桨尖形状对无轴承旋翼/机体耦合系统气弹稳定性的影响,提出了识别非线性迟滞气弹动力学模型参数的改进粒子群算法,研究了粘弹减摆器的非线性动力学特性对无轴承旋翼/机体耦合系统气弹稳定性的影响。本文基于Hamilton原理推导了无轴承旋翼/机体耦合系统的气弹动力学方程,依据无轴承旋翼桨叶的构型特点对动力学方程有限元离散,并通过单元组集得到无轴承旋翼/机体耦合系统的有限元方程,形成了用于无轴承旋翼/机体耦合系统气弹稳定性分析的计算模型。在建模过程中,重点研究了由于无轴承旋翼的结构特点引起的三个特殊问题。为了研究气弹动力学模型中的非线性特性对稳定性的影响,...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
无轴承旋翼系统
含不同桨尖形状和粘弹减摆器的无轴承旋翼直升机气弹稳定性使旋翼桨毂中心有水平运动的机体俯仰、滚转运动相耦合，如果耦合运动，所造成的气动机械不稳定现象。空中共振发生时，没于直升机的飞行品质与飞行安全有着重要的影响。地面共振和空（即桨叶一阶摆振模态频率小于旋翼旋转频率）的无铰式和无轴发此类旋翼直升机时，必须进行旋翼/机体耦合系统的气弹稳定性
(c) EC135 (d) RAH66图 1.3 无轴承旋翼直升机国外对于无轴承旋翼的研究开始于 20 世纪 70 年代，在研究初期，关注的焦点集中于无轴承旋翼不同的构型特点对旋翼动力学性能所产生的影响。Bielawa[1]分析比较了无轴承旋翼中扭管的构型对旋翼气弹响应与桨叶根部载荷的影响，提出了三种将桨距操纵力传递到桨叶的方式。Hodges[2]在研究不同的旋翼变距系统对无轴承旋翼直升机地面共振和悬停状态下空中共振的影响时，采用了经过简化的分析模型，将无轴承旋翼的柔性梁假设为弹性体，而桨叶假设为刚体，利用试验数据验证了所开发的分析程序 FLAIR (FlexbeamAir Resonance)的准确性。美国波音公司设计了一种双柔性梁无轴承旋翼(Bearingless Main Rotor, BMR)[3]，将扭管平行布置在两根柔性梁之间，实现对桨叶的操纵。波音公司对 BMR 旋翼进行了大量的风洞试验，分析比较了操纵线系刚度和柔性梁阻尼对旋翼气弹稳定性的影响[4]，并将 BMR 旋翼安装在 BO105 直升机上，通过飞行试验对分析软件的准确性进行了验证[5]。美国贝尔公司则设计研发了 M680 无轴承旋翼，桨叶通过一根柔性梁与桨毂中心件相连，桨距操纵通过包裹在柔性梁外侧、扭转刚硬的袖套传递到桨叶上，为了提高旋翼气弹稳定性，将粘弹材料构成的阻尼器布置在柔性梁与袖套之间[6]。Weller 和 Peterson[7]对 M680 旋翼进行了
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD/CSD耦合方法的新型桨尖旋翼气动弹性载荷计算[J]. 王俊毅,招启军,肖宇. 航空学报. 2014(09)
[2]舰载直升机旋翼/机体耦合动力学稳定性[J]. 刘洋,向锦武. 北京航空航天大学学报. 2013(04)
[3]基于多体动力学的旋翼模型与气弹稳定性[J]. 虞志浩,杨卫东,邓景辉,张呈林. 航空动力学报. 2012(05)
[4]考虑摆振销影响的无轴承旋翼气弹稳定性分析[J]. 高文杰,向锦武. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(08)
[5]基于分岔理论的直升机地面共振分析[J]. 邵松,朱清华,张呈林,倪先平. 南京航空航天大学学报. 2011(03)
[6]无轴承旋翼直升机气动机械稳定性分析[J]. 凌爱民. 南京航空航天大学学报. 2011(03)
[7]液压阻尼器对模型旋翼地面共振的影响[J]. 胡国才,柳泉,刘湘一. 航空学报. 2010(11)
[8]柔性梁刚度对无轴承旋翼桨叶动态特性的影响[J]. 高文杰. 沈阳航空工业学院学报. 2010(03)
[9]粘弹减摆器结构参数对直升机动稳定性的影响分析[J]. 卫丽君,李书,王波. 南京航空航天大学学报. 2010(03)
[10]无轴承旋翼/减摆器的气动弹性力学研究[J]. 胡新宇,韩景龙. 中国矿业大学学报. 2008(04)
博士论文
[1]直升机旋翼阻尼器非线性动力学特性研究[D]. 李锐锐.南京航空航天大学 2015
硕士论文
[1]带叶间减摆器直升机气动机械稳定性研究[D]. 刘伦德.南京航空航天大学 2006
本文编号：3048780
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
无轴承旋翼系统
含不同桨尖形状和粘弹减摆器的无轴承旋翼直升机气弹稳定性使旋翼桨毂中心有水平运动的机体俯仰、滚转运动相耦合，如果耦合运动，所造成的气动机械不稳定现象。空中共振发生时，没于直升机的飞行品质与飞行安全有着重要的影响。地面共振和空（即桨叶一阶摆振模态频率小于旋翼旋转频率）的无铰式和无轴发此类旋翼直升机时，必须进行旋翼/机体耦合系统的气弹稳定性
(c) EC135 (d) RAH66图 1.3 无轴承旋翼直升机国外对于无轴承旋翼的研究开始于 20 世纪 70 年代，在研究初期，关注的焦点集中于无轴承旋翼不同的构型特点对旋翼动力学性能所产生的影响。Bielawa[1]分析比较了无轴承旋翼中扭管的构型对旋翼气弹响应与桨叶根部载荷的影响，提出了三种将桨距操纵力传递到桨叶的方式。Hodges[2]在研究不同的旋翼变距系统对无轴承旋翼直升机地面共振和悬停状态下空中共振的影响时，采用了经过简化的分析模型，将无轴承旋翼的柔性梁假设为弹性体，而桨叶假设为刚体，利用试验数据验证了所开发的分析程序 FLAIR (FlexbeamAir Resonance)的准确性。美国波音公司设计了一种双柔性梁无轴承旋翼(Bearingless Main Rotor, BMR)[3]，将扭管平行布置在两根柔性梁之间，实现对桨叶的操纵。波音公司对 BMR 旋翼进行了大量的风洞试验，分析比较了操纵线系刚度和柔性梁阻尼对旋翼气弹稳定性的影响[4]，并将 BMR 旋翼安装在 BO105 直升机上，通过飞行试验对分析软件的准确性进行了验证[5]。美国贝尔公司则设计研发了 M680 无轴承旋翼，桨叶通过一根柔性梁与桨毂中心件相连，桨距操纵通过包裹在柔性梁外侧、扭转刚硬的袖套传递到桨叶上，为了提高旋翼气弹稳定性，将粘弹材料构成的阻尼器布置在柔性梁与袖套之间[6]。Weller 和 Peterson[7]对 M680 旋翼进行了
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD/CSD耦合方法的新型桨尖旋翼气动弹性载荷计算[J]. 王俊毅,招启军,肖宇. 航空学报. 2014(09)
[2]舰载直升机旋翼/机体耦合动力学稳定性[J]. 刘洋,向锦武. 北京航空航天大学学报. 2013(04)
[3]基于多体动力学的旋翼模型与气弹稳定性[J]. 虞志浩,杨卫东,邓景辉,张呈林. 航空动力学报. 2012(05)
[4]考虑摆振销影响的无轴承旋翼气弹稳定性分析[J]. 高文杰,向锦武. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(08)
[5]基于分岔理论的直升机地面共振分析[J]. 邵松,朱清华,张呈林,倪先平. 南京航空航天大学学报. 2011(03)
[6]无轴承旋翼直升机气动机械稳定性分析[J]. 凌爱民. 南京航空航天大学学报. 2011(03)
[7]液压阻尼器对模型旋翼地面共振的影响[J]. 胡国才,柳泉,刘湘一. 航空学报. 2010(11)
[8]柔性梁刚度对无轴承旋翼桨叶动态特性的影响[J]. 高文杰. 沈阳航空工业学院学报. 2010(03)
[9]粘弹减摆器结构参数对直升机动稳定性的影响分析[J]. 卫丽君,李书,王波. 南京航空航天大学学报. 2010(03)
[10]无轴承旋翼/减摆器的气动弹性力学研究[J]. 胡新宇,韩景龙. 中国矿业大学学报. 2008(04)
博士论文
[1]直升机旋翼阻尼器非线性动力学特性研究[D]. 李锐锐.南京航空航天大学 2015
硕士论文
[1]带叶间减摆器直升机气动机械稳定性研究[D]. 刘伦德.南京航空航天大学 2006
本文编号：3048780
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