本文關(guān)鍵詞：新型橫列式直升機(jī)無(wú)周期變距旋翼氣彈響應(yīng)及穩(wěn)定性分析

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【摘要】：為了克服常規(guī)直升機(jī)的性能局限,新構(gòu)型直升機(jī)的探索迫在眉睫。旋翼動(dòng)力學(xué)問(wèn)題是研究新構(gòu)型直升機(jī)必須面對(duì)的重要內(nèi)容。本文研究對(duì)象是一種新型橫列式直升機(jī),其采用創(chuàng)新的橫列式布局,旋翼采用無(wú)周期變距剛性槳葉,槳葉根部固連在槳轂上。槳轂底部由萬(wàn)向鉸支撐并與旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行連接。由于沒(méi)有揮舞鉸和擺振鉸,旋翼槳盤主要依靠萬(wàn)向鉸底部的操縱拉桿產(chǎn)生傾斜,而不需要周期變距。本文基于彈性槳葉的假設(shè),使用漢密爾頓變分原理建立了新型橫列式直升機(jī)彈性槳葉的有限元結(jié)構(gòu)分析模型,引入了萬(wàn)向鉸自由度,反映其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征。使用準(zhǔn)定常氣動(dòng)模型和均勻入流模型建立了旋翼氣動(dòng)力分析模型。并且通過(guò)與現(xiàn)有直升機(jī)槳葉數(shù)據(jù)進(jìn)行固有頻率與振型的計(jì)算對(duì)比,驗(yàn)證了模型的可靠性。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)模態(tài)分析法與數(shù)值積分法計(jì)算模型槳葉及新型橫列式直升機(jī)旋翼在不同的初始條件與系統(tǒng)參數(shù)下的氣彈響應(yīng)歷程。結(jié)果表明,在懸停狀態(tài)下,直升機(jī)旋翼各自由度響應(yīng)趨于定值;在前飛狀態(tài)下,直升機(jī)旋翼各自由度響應(yīng)呈現(xiàn)周期性。通過(guò)狀態(tài)空間特征值分析法,研究新型橫列式直升機(jī)旋翼的頻率與阻尼特性,分析了系統(tǒng)一些重要參數(shù),如萬(wàn)向鉸剛度、旋翼總距、預(yù)錐角、前飛速度、結(jié)構(gòu)剛度與拉力系數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。國(guó)內(nèi)對(duì)于橫列式直升機(jī)氣動(dòng)彈性響應(yīng)與穩(wěn)定性分析的研究還十分不足,本文對(duì)于新型橫列式直升機(jī)無(wú)周期變距旋翼的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型、氣動(dòng)模型與穩(wěn)定性分析方法的探索具有一定的參考意義。
【關(guān)鍵詞】：橫列式直升機(jī) 無(wú)周期變距旋翼 結(jié)構(gòu)建模 氣彈響應(yīng) 氣彈穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V275.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注釋表12-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 引言14-16
• 1.2 橫列式直升機(jī)概述16-19
• 1.3 國(guó)內(nèi)外旋翼氣彈響應(yīng)與穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀19-22
• 1.4 本論文研究的主要內(nèi)容22-23
• 第二章 無(wú)周期變距旋翼結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型23-47
• 2.1 引言23
• 2.2 坐標(biāo)系與假設(shè)23-27
• 2.3 旋翼萬(wàn)向鉸結(jié)構(gòu)27-28
• 2.4 旋翼結(jié)構(gòu)矩陣28-35
• 2.4.1 無(wú)量綱化與階次處理28-29
• 2.4.2 虛應(yīng)變能29-32
• 2.4.3 虛動(dòng)能32-35
• 2.5 結(jié)構(gòu)矩陣有限元離散化35-41
• 2.5.1 槳葉單元有限元離散35-36
• 2.5.2 單元結(jié)構(gòu)矩陣36-39
• 2.5.3 槳葉單元邊界條件39-40
• 2.5.4 槳葉總體矩陣組集40-41
• 2.6 槳葉固有特性計(jì)算41-42
• 2.7 旋翼結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證42-45
• 2.7.1 模型槳葉1動(dòng)特性驗(yàn)證42-44
• 2.7.2 模型槳葉2動(dòng)特性驗(yàn)證44-45
• 2.7.3 SA349/2 槳葉動(dòng)特性驗(yàn)證45
• 2.8 本章小結(jié)45-47
• 第三章 無(wú)周期變距旋翼氣動(dòng)模型47-58
• 3.1 引言47
• 3.2 旋翼氣動(dòng)矩陣47-51
• 3.2.1 槳葉氣流速度47-49
• 3.2.2 準(zhǔn)定常氣動(dòng)載荷49-51
• 3.3 氣動(dòng)矩陣有限元離散化51-56
• 3.3.1 轉(zhuǎn)化矩陣51-52
• 3.3.2 槳葉氣動(dòng)虛功有限元離散化52-55
• 3.3.3 萬(wàn)向鉸氣動(dòng)虛功有限元離散化55-56
• 3.4 入流模型56-57
• 3.5 本章小結(jié)57-58
• 第四章 無(wú)周期變距旋翼氣彈響應(yīng)分析58-84
• 4.1 引言58-59
• 4.2 直升機(jī)飛行狀態(tài)配平59-60
• 4.3 氣彈響應(yīng)計(jì)算方法60-66
• 4.3.1 氣彈響應(yīng)模態(tài)法60-63
• 4.3.2 氣彈響應(yīng)數(shù)值積分法63-66
• 4.4 氣彈響應(yīng)計(jì)算流程66-68
• 4.5 旋翼氣彈響應(yīng)計(jì)算68-82
• 4.5.1 SA349/2 旋翼氣彈響應(yīng)計(jì)算68-70
• 4.5.2 模型槳葉3懸停氣彈響應(yīng)計(jì)算70-73
• 4.5.3 模型槳葉3前飛氣彈響應(yīng)計(jì)算73-77
• 4.5.4 樣例直升機(jī)旋翼懸停氣彈響應(yīng)計(jì)算77-80
• 4.5.5 樣例直升機(jī)旋翼前飛氣彈響應(yīng)計(jì)算80-82
• 4.6 本章小結(jié)82-84
• 第五章 無(wú)周期變距旋翼氣彈穩(wěn)定性分析84-94
• 5.1 引言84
• 5.2 旋翼動(dòng)力學(xué)方程處理84-85
• 5.3 狀態(tài)空間轉(zhuǎn)換85-86
• 5.4 樣例直升機(jī)旋翼氣彈穩(wěn)定性分析86-93
• 5.4.1 不同預(yù)錐角下旋翼總距對(duì)穩(wěn)定性的影響86-88
• 5.4.2 懸停狀態(tài)下萬(wàn)向鉸剛度對(duì)穩(wěn)定性的影響88-90
• 5.4.3 不同拉力系數(shù)下前進(jìn)比對(duì)穩(wěn)定性的影響90-92
• 5.4.4 不同翼段擺振剛度對(duì)穩(wěn)定性的影響92-93
• 5.5 本章小結(jié)93-94
• 第六章 總結(jié)與展望94-96
• 6.1 本文的主要工作94-95
• 6.2 未來(lái)研究工作的設(shè)想95-96
• 參考文獻(xiàn)96-99
• 致謝99-100
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文100

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1 宋亞平;淺談旋翼的防腐維護(hù)[J];航空維修與工程;2004年04期

2 _5^懔，

本文編號(hào)：955474