变转速直升机扭振系统动力学分析

发布时间：2021-10-05 00:39

　　本文研究变转速直升机的扭振机理及其与发动机燃调控制系统耦合的稳定分析。该变转速直升机的结构采用单旋翼且带有两个发动机。变转速直升机的旋翼和尾桨之所以能够工作,是通过两个发动机连接减速器和传动系统间接驱动的,这些机械联系的部分构成了一个旋翼/动力/传动扭振系统。当激振力的频率接近或甚至与扭转振动系统的固有频率一致时,系统将承受过大的交变扭矩,并且桨叶将承受较大的弦向交替弯矩,导致结构过早疲劳损坏,有时它也会在直升机上引起强烈的震动。同时,扭振系统与发动机燃调控制系统相耦合这样一个动力学系统在直升机上会引起耦合动稳定性问题。本文首先介绍了变转速直升机旋翼/动力/传动扭振系统动力学模型,建立了不考虑阻尼时,旋翼/动力/传动扭振系统动力学模型,得到其相关质量和刚度矩阵以及考虑阻尼时,扭振系统与发动机燃调控制系统耦合动力学模型。接着,介绍了相关的参数的数值计算与当量化处理,并进行扭振系统的固有特性计算,得到系统各阶固有频率和固有振型,判断扭振系统是否发生共振,并得到旋翼转速变化对固有特性的影响。同时,判断了扭振系统与发动机燃调控制系统耦合后系统的稳定性。最后,利用伯德图,分析了旋翼转速对耦合系统... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

扭振系统各布置图

图 3.3 主减速器的结构简图 、 为材料的密度和长度， 为零件的转动惯量， 为零件的极惯性矩，， 。减速器是由许多部件组成的，而由于其绕轴旋转的部件转速不同，导致主减速器的算出它的转动惯量是不可行的。通过理论知识并结合实际，通常想要求得主减速，应该将其内部每一个旋转结构单独分开计算，首先计算它们的转动惯量，然后速度计算其减速比，利用减速比进行转动惯量的当量化计算，计算得出的每个旋转动惯量，将其数值逐一相加的总转动惯量数值便是主减速器的转动惯量 数值出中减速器 和尾减速器 的转动惯量。2）发动机动力涡轮和燃气发生器的转动惯量动机的动力涡轮和燃气发生器的转动惯量值由查阅涡轮轴发动机安装手册得到[4

图 3.4 前九阶固有频率计算结果过计算得出变转速直升机旋翼/动力/传动扭振系统的各阶固有频率和固有振型。各特部代表系统的阻尼（由于建立动力学模型，未计入旋翼减摆器和发动机的阻尼，故上特征值实部为 0），虚部代表系统的固有频率。结果如下：阶模态的频率为 ，振型(刚体振型)的特点是刚体运动。阶模态的频率为 ，振型的特点是主桨毂与主桨叶之间的相对运动最大。(一阶为主）阶模态的频率为 ，振型的特点是尾桨与尾减速器之间的主传动轴扭转变形最起这段轴上很大的交变扭矩。阶模态的频率为 ，振型的特点主桨毂与主减速器之间的扭转变形最大。阶模态的频率为 ，振型的特点双发动机互相耦合所引起的发动机至 O 点之间形最大。阶模态的频率为 ，振型的特点是主桨毂与主桨叶之间的相对运动最大。(二动为主）阶模态的频率为 ，振型的特点是主减速器至 O 点之间的扭转变形最大。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无级变速的直升机变旋翼转速控制模拟方法研究[J]. 姚文荣,宁景涛,张海波.  推进技术. 2017(02)
[2]基于直升机综合扭振模型的发动机扭振抑制方法[J]. 缪丽祯,张海波,孙丰勇,居新星.  推进技术. 2017(01)
[3]直升机发动机控制系统与旋翼/动力传动扭振系统耦合稳定性分析[J]. 王辉,陈华,刘志文.  直升机技术. 2002(04)
[4]采用分枝模态综合/惯性耦合法对某直升机动力传动系统进行扭振动力学研究[J]. 徐敏.  直升机技术. 1996(01)

博士论文
[1]涡轴发动机/旋翼综合建模、控制及优化研究[D]. 姚文荣.南京航空航天大学 2008

硕士论文
[1]新型无人直升机的扭振机理及其控制[D]. 潘昊伟.南京航空航天大学 2009
[2]航空涡轴发动机数学建模方法与控制规律研究[D]. 冯海峰.西北工业大学 2007
[3]航空涡轮轴发动机加速寻优控制研究[D]. 钟周威.西北工业大学 2006



本文编号：3418653