计入倾转铰刚度特性的倾转旋翼机气弹稳定性分析

摘要

倾转旋翼机是一种新型的旋翼飞行器，在传统机翼的两端安装可以倾转的旋翼，通过旋翼的倾转，就能实现倾转旋翼机在直升机模式与飞机模式的动态转换。因此，倾转旋翼机同时具备了直升机的垂直起降能力与固定翼飞机的高速巡航能力，具有广阔的应用前景。具备了这些优点的同时，倾转旋翼机的机翼、短舱、旋翼间的耦合效应较普通直升机更为复杂，因此，其气动弹性与稳定性问题的分析研究具有重要意义。
　　本文主要研究倾转铰自由度对万向铰式倾转旋翼机气弹稳定性的影响，并针对重要参数进行影响分析，本文主要分为两个部分，第一部分基于哈密顿原理以及多体方法，充分考虑倾转旋翼、刚体短舱、弹性机翼间的强耦合非线性的气动、惯性以及结构耦合，建立了考虑倾转铰自由度的半展长万向铰式倾转旋翼机气弹动力学分析模型。第二部分基于所建立的倾转旋翼机气弹动力学分析模型，进行倾转旋翼机的气弹稳定性参数影响研究。主要分析参数包括：倾转铰俯仰模态刚度、倾转铰偏航模态刚度、机翼前掠角、倾转铰偏置量、旋翼转速、挥舞变距调节系数、桨叶挥舞刚度、旋翼桅杆高度。分析研究得到了这些重要参数对倾转旋翼机回转颤振稳定性的影响规律，对我国倾转旋翼机的设计研究具有一定的参考意义。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外倾转旋翼机发展概况

1.3国内外研究现状

1.4本文的主要研究工作

第二章 模型坐标系定义及多体系统动力学基本理论

2.1倾转旋翼系统坐标系定义

2.2多体系统动力学基本理论

2.3哈密顿变分原理

2.4本章小结

第三章 弹性机翼模型

3.1机翼虚位能

3.2机翼虚动能

3.3机翼气动力虚功

3.4弹性机翼模态阻尼

3.5本章小结

第四章 倾转短舱/倾转旋翼模型

4.1倾转铰模型

4.2倾转短舱模型

4.3倾转旋翼模型

4.4倾转旋翼动力学方程集成与稳定性分析方法

4.5倾转旋翼气弹稳定性分析流程

4.6本章小结

第五章 倾转旋翼机气弹耦合稳定性研究

5.1不考虑倾转铰自由度模型的计算结果

5.2考虑倾转铰自由度模型的计算结果

5.3倾转铰特性对倾转旋翼机参数设计的影响

5.4倾转旋翼机设计参数对系统稳定性边界影响

5.5本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1全文研究工作总结

6.2后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文