基于机翼控制的倾转旋翼机回转颤振主动抑制研究
发布时间：2021-11-11 19:23
倾转旋翼机结合了固定翼飞机和直升机的优势,可以通过旋翼倾转,实现直升机模式和飞机模式之间的过渡,使倾转旋翼机具备垂直起降和大速度前飞的能力。倾转旋翼机的旋翼与机翼之间存在着严重的气弹耦合,可能导致动力学不稳定,其中回转颤振现象一直是限制倾转旋翼机发挥前飞速度优势的关键问题。如何提高前飞速度,扩大倾转旋翼机的飞行包线一直是倾转旋翼技术研究的热点。本文针对控制机翼的翼面,通过开展建模仿真和实验,重点研究翼面偏转对倾转旋翼机回转颤振抑制的可行性,为工程应用打下基础。本文基于Hamilton原理,建立了考虑副翼偏转的倾转旋翼/机翼/短舱气弹耦合动力学分析模型,并对建立的模型进行了模型验证,对比Johnson建立的模型和BELL公司在AMES风洞中的全尺寸半展长倾转旋翼机风洞试验数据,确定了所建立模型的准确性。利用状态观测器,设计基于线性二次型（LQR）优化方法的主动控制器,利用状态反馈实现对副翼偏转角度控制,研究LQR控制方法实现倾转旋翼机副翼主动偏转对倾转旋翼机回转颤振抑制的可行性。通过对BELL全尺寸试验模型和课题组缩比实验模型仿真研究表明:副翼主动偏转能够有效抑制倾转旋翼机的回转颤振,提...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
V-22鱼鹰飞行模式示意图
惺迪侄叹嗷?芷鸱桑?佣?嵘?阕??砘?脑肆ΑＭ?1.1 给出了鱼鹰的飞行模式示意图。图 1.1 V-22 鱼鹰飞行模式示意图1.2 回转颤振的出现和发展研究倾转旋翼机既具备了直升机垂直起降和空中悬停的优良性能，又具备了固定翼螺旋桨飞机的大速度优势，但由于具有两者相似的结构，也存在动力学不稳定问题，并且其动力学不稳定问题还有自身的特殊性。倾转旋翼机由于具备可倾转旋翼，这与弹性机翼之间造成了不可以忽视的气动、惯性和结构耦合，使得其动力学不稳定问题相较于直升机和固定翼飞机更为复杂。
图 1.2 摆振刚硬等速万向铰倾转旋翼 年，Taylor 和 Browne 在航空发动机的隔振研究中首次提出了螺旋动中存在潜在的不稳定性[1]。然而在当时的年代，这种不稳定现，随着更高速的涡轮螺旋桨飞机的出现，这种不稳定现象从理论一架 Lockheed Electra 飞机在空中发生坠毁，随后的几个月内，通过分析调查和风洞测试，确定了坠毁原因是发动机短舱支撑刚态发生不稳定，产生回转颤振现象，迫使机翼结构破坏[2]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]倾转旋翼气动优化设计[J]. 薛立鹏,张呈林. 空气动力学学报. 2011(04)
[2]倾转旋翼机传动系统动态效率研究[J]. 郭家舜,王三民,袁茹. 航空动力学报. 2010(08)
[3]倾转旋翼机的多体运动建模与仿真(英文)[J]. 李海旭,屈香菊,王维军. Chinese Journal of Aeronautics. 2010(04)
[4]前飞状态倾转旋翼机气弹稳定性建模[J]. 薛立鹏,张呈林. 航空动力学报. 2009(02)
[5]倾转旋翼飞行器的操纵策略和配平方法[J]. 曹芸芸,陈仁良. 南京航空航天大学学报. 2009(01)
[6]倾转旋翼/机翼耦合系统过渡状态气弹动力学试验研究[J]. 董凌华,杨卫东,张呈林. 振动工程学报. 2008(05)
[7]倾转旋翼过渡状态的尾迹及气动力特性计算与分析[J]. 李春华,徐国华. 应用力学学报. 2008(03)
[8]倾转旋翼航空器建模方法研究[J]. 周文雅,李立涛,杨涤. 飞行力学. 2008(03)
[9]倾转旋翼飞行器飞行力学模型研究[J]. 宋彦国,王焕瑾,沙虹伟,徐敏. 空气动力学学报. 2008(02)
[10]倾转旋翼机旋翼对机翼气动干扰的建模及分析[J]. 李春华,徐国华. 空气动力学学报. 2008(02)
博士论文
[1]采用摆振柔软式旋翼的倾转旋翼机动力学研究[D]. 侯鹏.南京航空航天大学 2013
[2]主动后缘小翼智能旋翼系统分析与试验研究[D]. 张柱.南京航空航天大学 2013
[3]倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学研究[D]. 董凌华.南京航空航天大学 2011
[4]基于超声电机作动器的二维翼段颤振主动抑制[D]. 于明礼.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]带机身运动全展倾转旋翼机前飞气弹稳定性参数影响分析[D]. 吕伟.南京航空航天大学 2013
[2]基于LQR方法的倾转旋翼机气弹稳定性控制仿真分析[D]. 付饶.南京航空航天大学 2013
[3]计入倾转铰刚度特性的倾转旋翼机气弹稳定性分析[D]. 于嗣佳.南京航空航天大学 2013
本文编号：3489387
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
V-22鱼鹰飞行模式示意图
惺迪侄叹嗷?芷鸱桑?佣?嵘?阕??砘?脑肆ΑＭ?1.1 给出了鱼鹰的飞行模式示意图。图 1.1 V-22 鱼鹰飞行模式示意图1.2 回转颤振的出现和发展研究倾转旋翼机既具备了直升机垂直起降和空中悬停的优良性能，又具备了固定翼螺旋桨飞机的大速度优势，但由于具有两者相似的结构，也存在动力学不稳定问题，并且其动力学不稳定问题还有自身的特殊性。倾转旋翼机由于具备可倾转旋翼，这与弹性机翼之间造成了不可以忽视的气动、惯性和结构耦合，使得其动力学不稳定问题相较于直升机和固定翼飞机更为复杂。
图 1.2 摆振刚硬等速万向铰倾转旋翼 年，Taylor 和 Browne 在航空发动机的隔振研究中首次提出了螺旋动中存在潜在的不稳定性[1]。然而在当时的年代，这种不稳定现，随着更高速的涡轮螺旋桨飞机的出现，这种不稳定现象从理论一架 Lockheed Electra 飞机在空中发生坠毁，随后的几个月内，通过分析调查和风洞测试，确定了坠毁原因是发动机短舱支撑刚态发生不稳定，产生回转颤振现象，迫使机翼结构破坏[2]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]倾转旋翼气动优化设计[J]. 薛立鹏,张呈林. 空气动力学学报. 2011(04)
[2]倾转旋翼机传动系统动态效率研究[J]. 郭家舜,王三民,袁茹. 航空动力学报. 2010(08)
[3]倾转旋翼机的多体运动建模与仿真(英文)[J]. 李海旭,屈香菊,王维军. Chinese Journal of Aeronautics. 2010(04)
[4]前飞状态倾转旋翼机气弹稳定性建模[J]. 薛立鹏,张呈林. 航空动力学报. 2009(02)
[5]倾转旋翼飞行器的操纵策略和配平方法[J]. 曹芸芸,陈仁良. 南京航空航天大学学报. 2009(01)
[6]倾转旋翼/机翼耦合系统过渡状态气弹动力学试验研究[J]. 董凌华,杨卫东,张呈林. 振动工程学报. 2008(05)
[7]倾转旋翼过渡状态的尾迹及气动力特性计算与分析[J]. 李春华,徐国华. 应用力学学报. 2008(03)
[8]倾转旋翼航空器建模方法研究[J]. 周文雅,李立涛,杨涤. 飞行力学. 2008(03)
[9]倾转旋翼飞行器飞行力学模型研究[J]. 宋彦国,王焕瑾,沙虹伟,徐敏. 空气动力学学报. 2008(02)
[10]倾转旋翼机旋翼对机翼气动干扰的建模及分析[J]. 李春华,徐国华. 空气动力学学报. 2008(02)
博士论文
[1]采用摆振柔软式旋翼的倾转旋翼机动力学研究[D]. 侯鹏.南京航空航天大学 2013
[2]主动后缘小翼智能旋翼系统分析与试验研究[D]. 张柱.南京航空航天大学 2013
[3]倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学研究[D]. 董凌华.南京航空航天大学 2011
[4]基于超声电机作动器的二维翼段颤振主动抑制[D]. 于明礼.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]带机身运动全展倾转旋翼机前飞气弹稳定性参数影响分析[D]. 吕伟.南京航空航天大学 2013
[2]基于LQR方法的倾转旋翼机气弹稳定性控制仿真分析[D]. 付饶.南京航空航天大学 2013
[3]计入倾转铰刚度特性的倾转旋翼机气弹稳定性分析[D]. 于嗣佳.南京航空航天大学 2013
本文编号：3489387
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