基于X2构型直升机扭振系统稳定性分析

摘要

现代直升机大都采用涡轮轴发动机作为动力装置,发动机通过减速器和传动轴等组成的传动系统驱动旋翼和尾桨工作.从动力学角度看,这些部件构成了一个机械扭振系统,该机械扭振系统又与保持发动机输出轴转速恒定的发动机燃油控制系统相互耦合,有可能产生机械扭振系统与发动机控制系统耦合动不稳定性问题,不仅会降低直升机的性能,还会在传动系统中引起大交变载荷,使某些部件提前疲劳破坏.本文以X-2构型直升机为研究对象,该直升机构型采用共轴双旋翼和双发动机,并采用螺旋桨作为推进装置.为分析该直升机扭振系统的稳定性,建立了相应闭环系统的数学模型,构建了旋翼/动力/传动扭振系统和发动机控制系统的传递函数,利用特征值和伯德图分析和判断闭环系统的稳定性及稳定裕度.此外,研究了扭振系统和发动机控制系统的相关参数对耦合系统稳定性的影响,并得出各个参数的具体取值范围.