粘弹减摆器参数识别及对旋翼系统影响研究

摘要

直升机旋翼动力学系统是一个非常复杂的气动弹性系统，也是直升机设计中最为关注的分析内容之一，粘弹减摆器的出现更加大了其分析难度。
　　 本文以带有粘弹减摆器的直升机旋翼动力学系统为研究对象，对粘弹减摆器动力学试验、建模与分析，直升机地面共振以及气动弹性响应等问题，进行了较为系统的研究。主要工作如下：
　　 1.研究了粘弹性材料的非线性本构模型，采用滞弹性理论进行数学建模；根据真实减摆器实物，设计了剪切振动试验，通过采集不同频率下的力/位移时间历程，对粘弹减摆器应变/应力滞迟回线直接进行模型参数识别，并将识别得到的滞迟回线与实验数据比较，对模型可靠性进行验证。
　　 2.使用Hamilton变分原理导出桨叶非线性动力学方程，采用非线性有限元素法在空间上将方程离散化，采用叶素理论建立带有入流的非定常气动力模型，并使用加权残余有限元法将包含粘弹减摆器几何尺寸的时域非线性有限元模型加入到桨叶模型中，从而构成带有粘弹减摆器的桨叶非线性气动弹性方程组。
　　 3.对某直升机地面共振稳定性进行了分析，验证粘弹减摆器有效性。使用时间有限元法计算了直升机前飞和悬停时的稳态响应，分析了悬停时摆振模态的稳定性。分析对比了减摆器不同参数对前飞时桨叶响应的影响，可为减摆器设计提供参考。