横列式直升机无周期变距旋翼气弹响应分析

摘要

本文研究了橫列式直升机无周期变距旋翼的气弹响应，无周期变距旋翼的桨毂与万向铰结构相连，依靠万向铰小拉杆来控制桨盘的倾斜，桨叶与桨毂固支，取消了挥舞铰和摆振铰，不需要周期变距操纵。
　　根据中等变形梁理论，采用Hamilton能量变分原理推导并建立无周期变距旋翼的结构动力学模型，在有限元离散时加入了万向铰自由度，与桨叶共同组建十七自由度的混合梁元模型。通过两个桨叶算例比较，验证了结构模型的有效性。在气动建模方面，利用准定常气动模型推导桨叶的气流速度及气动载荷，同时引入动态入流模型，在一定程度上模拟气流的非定常特性。建立了无周期变距旋翼的气弹分析模型。
　　利用Newmark数值积分法求解模型桨叶和无周期变距旋翼的气弹响应，先进行配平确定直升机桨叶的操纵量，然后分别在悬停和前飞状态下，计算分析了系统中各自由度的时间响应历程。悬停时，由于没有周期时变项，响应最终趋向于某个定值，系统是稳定的；前飞时，系统矩阵是周期时变的，响应最终呈现稳态的周期性，系统也是稳定的。
　　本文通过建立无周期变距旋翼的结构和气动模型，对旋翼的气弹响应做了计算和分析，得到一些初步的结论。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1直升机种类

1.2橫列式直升机的发展

1.3国内外旋翼气弹响应研究概况

1.4新型橫列式直升机综述

1.5本文主要研究内容

第二章 无周期变距旋翼结构动力学建模

2.1引言

2.2坐标系与假设

2.3万向铰结构

2.4无量纲化与阶次处理

2.5旋翼结构矩阵

2.6结构矩阵有限元离散化

2.7旋翼动力学模型验证

2.8本章小节

第三章 无周期变距旋翼气动建模

3.1引言

3.2旋翼气动矩阵

3.3气动矩阵有限元离散化

3.4入流模型

3.5本章小节

第四章 无周期变距旋翼气弹响应分析

4.1引言

4.2直升机飞行状态配平

4.3气弹响应数值积分方法

4.4气弹响应的计算流程

4.5模型桨叶的气弹响应计算

4.6无周期变距旋翼的气弹响应计算

4.7本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2本文的主要创新点

5.3未来研究与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文