采用独立桨距控制的旋翼振动载荷计算与分析

摘要

旋翼是直升机的主要振源，直接对旋翼每片桨叶进行高阶谐波变距是主动控制旋翼振动载荷、降低直升机振动水平的有效途径。
　　本文首先根据哈密尔顿原理建立了弹性桨叶的挥舞、弯曲、扭转、拉伸耦合运动方程，采用两节点十二自由度梁单元对运动方程进行有限元离散，得到空间有限元形式的旋翼桨叶动力学方程，通过计算Princeton梁的固有特性并与国外公开发表的计算及试验结果进行对比，验证了本文所建立的旋翼动力学计算模型和计算方法的有效性。然后根据Leishman-Beddoes关于旋翼的半经验非定常/动态失速气动模型和Glauert入流模型建立了旋翼在高阶谐波变距下的气弹耦合动力学模型，采用模态叠加法求解旋翼在前飞状态下桨叶的动响应，通过沿桨盘径向和周向离散叠加，获得含高阶谐波变距的桨毂振动载荷，分析了不同前进比下二阶和三阶谐波变距幅值、相位等参数对桨毂垂向振动载荷的影响。最后以使桨毂垂向振动载荷最小为优化目标、以二阶和三阶谐波幅值大小不超过2度为约束条件，应用Matlab最小值优化函数对不同前飞速度下各片桨叶高阶谐波变距参数进行了初步优化。研究成果可以用于指导电动-机械-作动器旋翼设计。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 直升机振动主动控制

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究目的和主要研究内容

第二章 旋翼动力学模型

2.1 引言

2.2 坐标系

2.3 旋翼动力学模型

2.4 旋翼有限元模型

2.5 模型验证

第三章 气动模型及气弹耦合求解

3.1 引言

3.2 动态失速模型

3.3 入流模型

3.4 响应求解

3.5 气动弹性耦合响应求解

第四章 桨毂振动载荷分析

4.1 引言

4.2 桨叶任意点位移、速度和加速度

4.3 桨叶微端载荷分析

4.4 载荷分量

4.5 桨毂载荷分析

4.6 高阶谐波对桨毂载荷影响分析

4.7 最优参数求解

4.8 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 后续研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文