新型横列式直升机无周期变距旋翼振动载荷分析

摘要

本文研究对象是一种新型横列式直升机，引入刚性旋翼使得桨毂省去了挥舞铰和摆振铰，简化了桨毂结构。没有周期变距，省去了复杂的周期变距操纵。采用新型万向铰桨毂结构，相比常规单旋翼直升机操纵方式更加简单。
　　本文基于Hodges中等变形梁理论，采用Hamilton原理建立旋翼结构模型。根据准定常气动力模型计算桨叶气动载荷，采用均匀入流模型计算旋翼诱导速度。采用空间有限元方法，通过若干个15自由度梁单元对桨叶进行离散。为了体现万向铰运动与桨叶自身运动的耦合效应，将万向铰运动的2个自由度和梁单元的15个自由度通过动能项的变分加以整合，构成特殊的17自由度的混合单元。根据 Hamilton原理建立桨叶运动方程，对方程进行求解获得响应，并以此为基础，得到桨叶剖面振动载荷，所有桨叶桨根载荷合成得到桨毂载荷。
　　通过算例验证了本文所建旋翼动力学模型的准确性，并针对新型横列式直升机，进行了悬停及前飞状态下无周期变距旋翼振动载荷的计算与分析，得到一些有益的结果。

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注释表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第二章 无周期变距旋翼动力学建模

2.1引言

2.2坐标系

2.3旋翼结构模型

2.4气动力计算模型

2.5旋翼桨叶有限元模型

2.6桨叶结构模型验证

第三章 旋翼振动载荷算例验证

3.1引言

3.2桨叶动响应计算的模态法和数值积分法

3.3桨叶剖面振动载荷计算方法

3.4旋翼对机体激振力的传递

3.5桨叶动响应与振动载荷计算的验证

第四章 悬停及前飞状态下旋翼振动载荷分析

4.1桨叶固有特性计算

4.2悬停状态下旋翼振动载荷分析

4.3前飞状态1下旋翼振动载荷分析

4.4前飞状态2下旋翼振动载荷分析

4.5小结

第五章 结论与展望

5.1全文总结

5.2研究工作展望

参考文献

致谢

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