含不同桨尖的无轴承旋翼直升机气动机械稳定性

发布时间：2021-07-21 05:06

　　直升机旋翼桨尖形状可以有效提高旋翼气动性能,但可能会降低旋翼气弹稳定性。这方面的研究包括不同桨尖形状的旋翼气动性能、孤立旋翼气弹稳定性、无铰式旋翼直升机气动机械稳定性。不同桨尖形状的无轴承旋翼直升机的气动机械稳定性研究还未见到报道。研究了含不同桨尖无轴承旋翼直升机的气动机械稳定性,基于哈密顿原理和中等变形梁理论,并通过桨尖形状引起的非线性位移协调条件,建立了含不同桨尖形状的无轴承旋翼/机体耦合系统的气动机械动力学模型。计算的ITR无轴承旋翼直升机地面共振和空中共振的稳定性与实验结果一致,证明了建立的气动机械动力学模型的准确性。计算了桨尖前掠、后掠、上反、下反、尖削和形状组合对无轴承旋翼直升机地面共振和空中共振稳定性的影响,计算结果表明,桨尖形状能有效改变无轴承旋翼直升机的气动机械稳定性。 

【文章来源】：振动工程学报. 2019,32(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

图１带桨尖的旋翼／机体耦合系统示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｒｏｔｏｒ／ｆｕｓｅｌａｇｅｃｏｕｐｌｅｄｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈ

限元模型如图２和３所示。无轴承旋翼的主桨叶通过柔性梁与桨毂相连，柔性梁外部扭转刚硬的袖套可以将桨距操纵从变距拉杆传递到主桨叶，连接着袖套与桨毂的摆振销通过引入负的摆振?扭转耦合可以提高旋翼的气弹稳定性。图２带桨尖无轴承旋翼的结构示意图Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｂｅａｒｉｎｇｌｅｓｓｒｏｔｏｒｗｉｔｈｂｌａｄｅｔｉｐ图３带桨尖无轴承旋翼的有限元模型Ｆｉｇ．３Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｂｅａｒｉｎｇｌｅｓｓｒｏｔｏｒｗｉｔｈｂｌａｄｅｔｉｐ桨尖单元存在后掠角和下反角，使得连接点处桨尖单元的角位移与桨叶单元的角位移之间存在非线性位移协调关系。在连接点处，两个单元的线位移存在以下线性关系ｕ２ｖ２ｗ烅烄烆烍烌２烎＝ＴΛｕ１ｖ１ｗ烅烄烆烍烌１烎（８）式中ｕ２，ｖ２，ｗ２和ｕ１，ｖ１，ｗ１分别为桨尖单元和相邻主桨叶单元在连接点处的拉伸、摆振和挥舞方向的位移。连接点处，两个单元的角位移存在以下非线性关系［２３］Φ２ｗ＇２ｖ′烅烄烆烍烌２烎＝（Ｔ＊Λ＋ＴＫ）Φ１ｗ′１ｖ′烅烄烆烍烌１烎（９）式中Ｔ＊Λ＝Ｔ１１－Ｔ１２Ｔ１３－Ｔ２１Ｔ２２－Ｔ２３Ｔ３１－Ｔ３２Ｔ烄烆烌３３烎；ＴＫ为非线性变换矩阵，矩阵中各元素为ＴＫｉ１＝－ａｉ１Φ１２＋ｂｉ１ｖ′１ＴＫｉ２＝－ａｉ２ｗ′１２＋ｂｉ２

限元模型如图２和３所示。无轴承旋翼的主桨叶通过柔性梁与桨毂相连，柔性梁外部扭转刚硬的袖套可以将桨距操纵从变距拉杆传递到主桨叶，连接着袖套与桨毂的摆振销通过引入负的摆振?扭转耦合可以提高旋翼的气弹稳定性。图２带桨尖无轴承旋翼的结构示意图Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｂｅａｒｉｎｇｌｅｓｓｒｏｔｏｒｗｉｔｈｂｌａｄｅｔｉｐ图３带桨尖无轴承旋翼的有限元模型Ｆｉｇ．３Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｂｅａｒｉｎｇｌｅｓｓｒｏｔｏｒｗｉｔｈｂｌａｄｅｔｉｐ桨尖单元存在后掠角和下反角，使得连接点处桨尖单元的角位移与桨叶单元的角位移之间存在非线性位移协调关系。在连接点处，两个单元的线位移存在以下线性关系ｕ２ｖ２ｗ烅烄烆烍烌２烎＝ＴΛｕ１ｖ１ｗ烅烄烆烍烌１烎（８）式中ｕ２，ｖ２，ｗ２和ｕ１，ｖ１，ｗ１分别为桨尖单元和相邻主桨叶单元在连接点处的拉伸、摆振和挥舞方向的位移。连接点处，两个单元的角位移存在以下非线性关系［２３］Φ２ｗ＇２ｖ′烅烄烆烍烌２烎＝（Ｔ＊Λ＋ＴＫ）Φ１ｗ′１ｖ′烅烄烆烍烌１烎（９）式中Ｔ＊Λ＝Ｔ１１－Ｔ１２Ｔ１３－Ｔ２１Ｔ２２－Ｔ２３Ｔ３１－Ｔ３２Ｔ烄烆烌３３烎；ＴＫ为非线性变换矩阵，矩阵中各元素为ＴＫｉ１＝－ａｉ１Φ１２＋ｂｉ１ｖ′１ＴＫｉ２＝－ａｉ２ｗ′１２＋ｂｉ２

【参考文献】：
期刊论文
[1]悬停状态带磁流变减摆器直升机的动稳定性分析[J]. 卫丽君,李书.  振动工程学报. 2012(06)
[2]改进型CLOR桨尖旋翼气动特性试验研究及数值分析[J]. 王博,招启军,赵国庆,徐国华.  航空学报. 2013(02)
[3]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)
[4]不同粘弹减摆器连接的直升机地面共振分析[J]. 王波,李书,徐亚妮.  振动工程学报. 2007(02)



本文编号：3294373