【摘要】：隨著世界各國對海洋事業(yè)的發(fā)展以及艦載直升機越來越多的投入使用,艦載直升機在艦面運動以及復雜海況等情況下起飛降落的安全問題顯得特別重要。但是每當在發(fā)生“艦面共振”的情況下很容易就會發(fā)生機毀人亡,所以對于直升機艦面耦合穩(wěn)定性問題的研究顯得尤為重要。本篇論文主要建立適用于單旋翼直升機以及共軸雙旋翼直升機與艦面耦合的動力學模型,進行“艦面共振”問題的探索與研究。本文在前人基礎上基于多體動力學的方法,建立了共軸雙旋翼直升機在艦面工作時的旋翼/機體/起落架/艦船耦合的動力學模型,用于艦載直升機的動力學仿真研究。機體模型考慮了縱向、橫向、垂向的三個平動自由度和滾轉、俯仰、偏航的三個轉動自由度。旋翼模型使用了剛性槳葉并且考慮了旋翼的揮舞及擺振自由度�；诠茴D變分原理所建立的模型通過計算機編程更易實現(xiàn)且能夠很容易的加入各部件的參數(shù)對所建模型的影響。其次,對于所建立的旋翼/機體/起落架/艦面耦合動力學方程,主要采用狀態(tài)空間特征值法和四階龍格庫塔法對耦合系統(tǒng)的動力學穩(wěn)定性進行分析,針對不同的艦船激勵振幅和頻率,研究了艦載單旋翼直升機旋翼/機體系統(tǒng)的時間歷程響應和動力學穩(wěn)定性,分析計入了不考慮氣動力影響后共軸雙旋翼直升機旋翼/機體/起落架/艦面耦合系統(tǒng)的動態(tài)響應情況,在考慮了氣動力對系統(tǒng)動態(tài)響應影響后,也對其共軸雙旋翼直升機旋翼/機體/起落架/艦面耦合系統(tǒng)的動態(tài)響應情況進行了分析。通過對本文的分析為共軸雙旋翼直升機的旋翼/機體/起落架/艦面耦合系統(tǒng)動力學設計提供了理論指導。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V275.1
【圖文】：

第一章 緒論1.1 引言直升機作為現(xiàn)代社會一種重要的航空器，能在較小的地方垂直起落甚至空中懸停，這是目前固定翼航空器無法實現(xiàn)的功能，而且旋翼自轉提供給駕乘人員以極大的安全性。伴隨著這么多年的發(fā)展，直升機結合迅速發(fā)展起來的復合材料、振動控制、傳感器、微電子等技術在各個領域都獲得了廣泛的應用，比如，搶險救災、農(nóng)林防護、短途運輸以及后方保障等。直升機越來越多的在人類的日常生活和軍事戰(zhàn)爭中扮演著不可替代的重要作用。直升機根據(jù)旋翼布局形式的不同分成幾種構型，常見的主要有單旋翼帶尾槳常規(guī)直升機、橫列式雙旋翼直升機、共軸式雙旋翼直升機等構型。雖然共軸式直升機在早期存在一系列問題，但經(jīng)過這么多年的發(fā)展，其在直升機的構型中已成為一個重要的類型。前蘇聯(lián)卡莫夫設計局所研究制造的 ka 系列直升機中的代表機型就是共軸式雙旋翼直升機，其在 50 年代到本世紀初從卡-8 到卡-52（圖 1.1）發(fā)展了一系列的共軸式雙旋翼直升機，其在共軸式雙旋翼直升機的型號研制方面居于全球領先水平。

第一章 緒論1.1 引言直升機作為現(xiàn)代社會一種重要的航空器，能在較小的地方垂直起落甚至空中懸停，這是目前固定翼航空器無法實現(xiàn)的功能，而且旋翼自轉提供給駕乘人員以極大的安全性。伴隨著這么多年的發(fā)展，直升機結合迅速發(fā)展起來的復合材料、振動控制、傳感器、微電子等技術在各個領域都獲得了廣泛的應用，比如，搶險救災、農(nóng)林防護、短途運輸以及后方保障等。直升機越來越多的在人類的日常生活和軍事戰(zhàn)爭中扮演著不可替代的重要作用。直升機根據(jù)旋翼布局形式的不同分成幾種構型，常見的主要有單旋翼帶尾槳常規(guī)直升機、橫列式雙旋翼直升機、共軸式雙旋翼直升機等構型。雖然共軸式直升機在早期存在一系列問題，但經(jīng)過這么多年的發(fā)展，其在直升機的構型中已成為一個重要的類型。前蘇聯(lián)卡莫夫設計局所研究制造的 ka 系列直升機中的代表機型就是共軸式雙旋翼直升機，其在 50 年代到本世紀初從卡-8 到卡-52（圖 1.1）發(fā)展了一系列的共軸式雙旋翼直升機，其在共軸式雙旋翼直升機的型號研制方面居于全球領先水平。

圖 1.3 美國 X-2 高速直升機 圖 1.4 美國 S-97 高速直升機據(jù)不完全統(tǒng)計，大量的直升機飛行事故都與尾槳的受損有關。雖然共軸雙旋翼直升機因尾部旋翼從而避免了這類事故的發(fā)生，但由于艦船在海面上橫搖、縱搖、升沉的幅度都，再加上艦面流場比較復雜，共軸雙旋翼直升機在艦面上起降條件非常惡劣，很容易在動的情況下發(fā)生其他事故。根據(jù)第 28 次南極科考隊的經(jīng)歷，我國科考隊裝備的卡-32 共翼直升機于 2011 年的一次運輸作業(yè)任務結束返航時出現(xiàn)事故（圖 1.5），在冰面迫降時出現(xiàn)象，槳葉打到冰面導致墜毀。據(jù)后來研究人員分析該現(xiàn)象正是由于旋翼槳葉/機體/起落

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李昊;;美軍公布未來高速旋翼機性能需求[J];航空科學技術;2019年10期

2 王鋒;逯振坤;周國慶;佟剛;;自轉旋翼機技術進展[J];機械工程師;2019年10期

3 安化君;郭東美;;旋翼機的工作原理探究[J];實驗教學與儀器;2010年06期

4 孫瑜;王道波;渠尊尊;張魯遙;楊軍;;變推力軸線自轉旋翼機的建模與特性分析[J];機械與電子;2017年06期

5 孫瑜;王道波;;一種新型無人自轉旋翼機[J];兵器裝備工程學報;2017年07期

6 佟剛;郝旭;;旋翼機復合材料旋翼槳葉設計制造及展望[J];航空制造技術;2014年Z2期

7 王建宏;朱永紅;肖絢;王道波;;無人旋翼機滑跑起飛控制回路設計[J];伺服控制;2014年12期

8 吳江;;輕型自轉旋翼機適航審定研究[J];科技視界;2015年13期

9 ;中國“獵鷹”旋翼機——特種行動的利刃[J];現(xiàn)代軍事;2015年08期

10 李世秋;;無人自轉旋翼機現(xiàn)狀及在軍事領域的應用研究[J];飛航導彈;2014年01期

相關會議論文 前8條

1 徐寧;馬東立;;復合自轉旋翼機總體設計關鍵參數(shù)選擇方法[A];探索 創(chuàng)新 交流（第7集）——第七屆中國航空學會青年科技論壇文集（下冊）[C];2016年

2 章洪;;新概念“直升旋翼機”[A];第六屆中國科學家論壇論文匯編[C];2007年

3 連歡;張春元;李貴乾;;長航時多旋翼無人機的性能概述[A];OSEC首屆兵器工程大會論文集[C];2017年

4 刁永興;;多旋翼無人機在新聞報道中的應用與發(fā)展[A];中國新聞技術工作者聯(lián)合會2019年學術年會論文集[C];2019年

5 郭羽舟;范子義;;多旋翼Falcon8無人機在風電葉片檢測中的應用[A];風能產(chǎn)業(yè)（2018年1月）[C];2018年

6 王亞鋒;曹樂;劉繼軍;;某型飛機雙聯(lián)座椅動態(tài)適航試驗研究[A];探索 創(chuàng)新 交流（第7集）——第七屆中國航空學會青年科技論壇文集（下冊）[C];2016年

7 ;旋翼無人機參賽報告[A];2004中國空中機器人大賽論文匯編[C];2004年

8 周萍;馬秋艷;徐海東;;基于BIM+RTK復雜土方工程正逆向應用[A];第五屆全國BIM學術會議論文集[C];2019年

相關重要報紙文章 前10條

1 南方日報記者 黃玉熹 統(tǒng)籌 魏金鋒;民間工匠13年造旋翼機[N];南方日報;2019年

2 王詠梅;世界民用旋翼機市場未來預測與分析[N];中國航空報;2019年

3 彩林;未來10年 全球旋翼機市場產(chǎn)值將達2207億美元[N];中國航空報;2019年

4 航空工業(yè)直升機所 宋燁 編譯;2019～2028年全球旋翼機市場預測與分析[N];中國航空報;2019年

5 記者 武建玲 通訊員 穆文濤 王曉寧;鄭州造國內(nèi)首款自轉旋翼機取得“通行證”[N];鄭州日報;2018年

6 記者 李海滔;睿弛自轉旋翼機獲得適航認證[N];長白山日報;2018年

7 記者 高樺;全省將建11個無人旋翼機起降點[N];三晉都市報;2018年

8 李昊;空直公司：混合動力直升機投入使用為時尚早[N];中國航空報;2016年

9 中航工業(yè)直升機所;聚焦市場深化合作 推動通航產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展[N];中國航空報;2016年

10 記者 王睿;總投資40億元 年產(chǎn)旋翼機200架[N];天津日報;2017年

相關博士學位論文 前10條

1 趙洪;基于飛行品質的無人旋翼飛行器總體多學科設計優(yōu)化研究[D];南京航空航天大學;2018年

2 廖懿華;適用于農(nóng)田信息采集的多旋翼無人機控制系統(tǒng)[D];華南農(nóng)業(yè)大學;2016年

3 劉鑫;單旋翼植保無人機旋翼流場下洗氣流速度分布規(guī)律研究[D];黑龍江八一農(nóng)墾大學;2019年

4 楊興邦;自轉旋翼飛行車輛飛行工況氣動力學特性研究[D];北京理工大學;2016年

5 史添瑋;多旋翼飛行器目標搜索定位與控制研究[D];東北大學;2016年

6 姜悅寧;涵道共軸雙旋翼無人機氣動外形關鍵技術研究[D];中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所);2017年

7 王俊超;自轉旋翼飛行器飛行特性研究[D];南京航空航天大學;2016年

8 陳淼;自轉式無人旋翼機飛行控制技術研究[D];南京航空航天大學;2012年

9 肖中云;旋翼流場數(shù)值模擬方法研究[D];中國空氣動力研究與發(fā)展中心;2007年

10 徐進;直升機大機動飛行中旋翼非定�？諝鈩恿ρ芯縖D];南京航空航天大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 李軼錕;基于視覺的四旋翼飛行器地面目標跟蹤技術[D];南京航空航天大學;2019年

2 江鳳祥;輕小型自轉旋翼無人機總體方案設計研究[D];南京航空航天大學;2019年

3 嚴咸浩;某型四軸無人機的旋翼性能試驗研究與外形優(yōu)化設計[D];南京航空航天大學;2019年

4 解永剛;六自由度可獨立操控旋翼飛行器飛行動力學與控制研究[D];南京航空航天大學;2019年

5 楊靜宇;雙發(fā)變距四旋翼無人機飛行控制系統(tǒng)設計技術研究[D];南京航空航天大學;2019年

6 疏琪堡;基于預測控制的四旋翼飛行器容錯控制研究[D];南京航空航天大學;2019年

7 李鵬程;無人自轉旋翼機自動著陸控制技術研究[D];南京航空航天大學;2019年

8 楊華;多傳感器數(shù)據(jù)融合技術在某新型無人旋翼機中的應用[D];南京航空航天大學;2019年

9 程陳;可抗干擾四旋翼無人機編隊控制方法研究[D];南京航空航天大學;2019年

10 謝川;共軸雙旋翼直升機艦面耦合穩(wěn)定性分析研究[D];南京航空航天大學;2019年

本文編號：2766715