舰尾流对舰载机着舰轨迹和动态响应的影响研究

建立了飞机着舰下滑穿越舰尾流的六自由度飞行动力学模型。引入舰尾流数学模型,对下滑着舰过程进行了动态仿真。结果表明,舰尾流的周期性分量、稳态分量和随机大气紊流分量是飞机迎角和姿态变化的主要因素,最终导致实际着舰点偏离理想着舰点。

几何耦合对直升机桨叶液压减摆器等效线性阻尼的影响研究

建立了直升机前飞时 ,计入变距 /挥舞 /摆振几何耦合和力_速度非线性关系的液压减摆器分析模型 ;用 4阶龙格_库塔法在时域内计算减摆器的轴向速度 ;根据减摆器轴向速度的瞬态响应成分 ,利用基于富里叶级数的移动矩形窗方法计算了减摆器等效线性阻尼· 结果表明 ,存在变距 /挥舞 /摆振几何耦合的液压减摆器 。

黏弹减摆器非线性特性对直升机前飞空中共振的影响分析

提出了一种基于复模量的黏弹减摆器非线性 VKS改进模型,得到了减摆器单频及双频条件下复模量随动幅值变化的非线性特性;采用Floquet传递矩阵法计算了某直升机摆振后退型模态阻尼随前进比的变化。结果表明:直升机前飞时减摆器处于双频工作状态,与悬停时相比,空载及满载时耗能模量分别下降了50%及60%左右;从悬停转入前飞,空载时摆振后退型模态阻尼下降30%、满载时下降37%左右。

舰面状态直升机机体在起落架上的固有频率分析

针对起落架缓冲支柱和轮胎的非线性特性,应用等效线性模型,提出一种预估刚性机体在弹性起落架上的固有频率计算方法。利用缓冲支柱和轮胎的刚度和阻尼试验数据,采用循环迭代方法计算了机体耦合振动的固有频率;分析了直升机重量、旋翼拉力、舰面运动状态、舰面风力等因素对机体模态固有频率的影响。对最不稳定的机体侧向二阶模态而言,最大设计重量和大升力状态时其固有频率最低,与最小重量、零升力状态相比其稳定转速余度减少约133 r/min;文中假设的舰面运动状态和舰面风力对机体模态的固有频率影响很小,而采用纵、横侧向独立的简化模型来预估机体模态固有频率具有足够的精度。

一种基于复模量的粘弹减摆器非线性VKS改进模型

根据粘弹减摆器单频、对称激振实验获得的复模量数据,对粘弹减摆器的非线性VKS模型进行了参数识别;为了使模型适用于单频及双频条件,提出了一种考虑频率修正的非线性VKS改进模型,并用单频及双频条件下的复模量实验数据对分析模型进行了验证。改进模型可以正确地反映出粘弹减摆器复模量的非线性特性,可用来预估其单频及双频条件下的复模量特性。应用该模型进行了直升机空中共振分析,发现某直升机从悬停到前飞,其摆振后退型模态阻尼下降了37%左右。

滑跑速度对直升机侧向模态频率的影响

建立了直升机滑跑时机体侧向模态频率的计算模型,用停机状态的试验数据对理论模型进行了验证,误差在10%以内。不大的总距操纵可建立起直升机的稳定滑跑,而起落架机轮侧向刚度随滑跑速度的增加而降低,这是导致机体侧向二阶模态频率随滑跑速度降低的主要原因。特别在低速滑跑阶段,机体侧向二阶模态频率随滑跑速度的提高而迅速下降,与停机状态相比,滑跑速度在35km/h时机体模态频率的降幅高达47.6%。

直升机旋翼液压阻尼器的动载荷分析

针对直升机旋翼液压阻尼器的力．速度非线性特性以及阻尼器与桨叶的变距、挥舞、摆振运动存在几何耦合的特点，提出了一种预估液压阻尼器飞行动载荷的计算模型。针对直升机悬停、巡航、大速度、定常转弯这几种典型的飞行状态，计算得到了液压阻尼器轴向速度和动载荷随桨叶方位角的变化曲线，分析了阻尼器特性对其飞行载荷的影响。结果表明：在四种典型的定常飞行条件下，阻尼器的轴向速度幅值均大大超过了其定压活门的开启速度，实际阻尼器的飞行动载荷幅值比设计值高38．1％-49．5％。这是由实际飞行中定压活门弹簧的预压缩量增加，使定压活门的开启压力提高所导致的。此种情况会对旋翼系统的结构强度和疲劳寿命带来不利影响，为降低其动载荷，需要改进定压活门弹簧预紧机构的设计，使其力．速度特性满足设计指标。

直升机舰面动力学分析模型

建立了舰船甲板上直升机旋翼，机体耦合动力学分析模型，导出了其运动方程。无铰旋翼采用当量铰、刚硬桨叶模型，采用准定常理论计算桨叶气动力并计人旋翼动力人流的影响；假设机体是刚性体并在弹性起落架上作六自由度运动。舰船具有6个运动自由度，并考虑直升机在甲板上的不同位置及舰面流场等因素。

地面系留对直升机动力响应的影响

建立了系留状态下直升机旋翼/机体耦合非线性动力学模型,无铰旋翼简化为当量铰刚性桨叶模型,假定机体是刚性体并受起落架和系留索的约束,系留索静态时松弛并只能承受拉力。采用数值仿真研究了系留对模型旋翼地面共振的影响,对初始扰动和旋翼转速对系统动力学行为的影响也进行了仿真研究。对于无系留的模型旋翼来说,在任何转速下没有出现不稳定现象;地面系留时系统会呈现稳定响应、极限环以及大幅值振荡等非线性动力学行为,大幅值振荡将使系留索、接头和支持结构承受破坏性动力载荷。

前飞状态直升机旋翼/机体耦合动稳定性分析模型

建立了前飞状态的旋翼/机体耦合动稳定性分析模型。采用扩展的Pitt/Peters动力入流模型将悬停与前飞状态统一起来;提出了一种适用性很强的隐式多桨叶坐标转换方法,进而取消了量纲分析及桨叶定常挥舞、摆振的小角度假设,结合Floquet传递矩阵法对系统进行了动稳定性分析。应用此分析模型对无铰旋翼直升机地面共振、前飞时孤立旋翼动稳定性进行了计算验证,分析结果与试验值吻合。

直升机桨叶液压减摆器等效阻尼计算研究

直升机桨叶液压减摆器具有强非线性、大阻尼的特点。为了正确评估减摆器的等效阻尼,就旋转桨叶在水平面内的自由摆振运动,采用基于富里叶分析的移动矩形窗、基于希尔贝特(Hilbert)变换和能量平衡的方法对减摆器的等效阻尼进行了计算研究,并就阻尼强弱、衰减对数曲线的拟合等因素对计算结果的影响进行了分析。结果表明,对于线性阻尼和非线性弱阻尼振动系统,包络衰减法和能量平衡法计算等效阻尼能获得较一致的结果,对于非线性强阻尼振动系统来说结果有分散性,应用时须谨慎。

六自由度舰面模拟平台的数学建模与仿真

建立了一种六自由度运动平台的数学模型;按国家标准(GB/T 14410-93)定义的坐标系,导出了液压动作筒长度与平台六自由度位移之间的关系;最后根据液压动作筒的极限行程,采用数值仿真确定了平台单自由度运动时的幅值,对平台的多自由度组合运动也进行了仿真计算,为设计六自由度舰面模拟运动平台提供了理论依据.

直升机旋翼非线性液压减摆器几何耦合及参数影响分析

为研究几何耦合与设计参数对非线性液压减摆器等效阻尼的影响 ,建立了直升机前飞时 ,计入几何耦合的旋翼液压减摆器的分析模型 ,根据桨叶与减摆器之间的关系和减摆器力 -速度曲线 ,导出了桨叶的摆振运动方程。用 4阶龙格 -库塔法对减摆器轴向速度在时域内的响应进行了计算 ;用能量平衡的原理计算了非线性液压减摆器的等效线性阻尼 ;计算并分析了几种典型的几何耦合形式、减摆器的安装形式和设计参数对轴向速度和等效阻尼的影响。结果表明 ,前飞时变距几何耦合将使液压减摆器的有效阻尼大幅度下降 ;通过改进减摆器的安装型式、选择合理的几何参数可以显著降低轴向速度 ,提高等效线性阻尼。

直升机旋翼叶间减摆器的参数影响分析

建立了带叶间减摆器的直升机旋翼/机体耦合非线性动力学分析模型,针对具有线性特性的叶间减摆器,采用数值模拟及时域方法分析了直升机前飞状态下旋翼/机体耦合动稳定性及减摆器载荷,并就减摆器布局、几何参数对系统动稳定性及减摆器载荷的影响进行了分析。研究发现,"叶间"布局引起的几何耦合对减摆器载荷及系统的动稳定性有很大的影响,合理选择减摆器安装支臂的长度及其与桨毂平面之间的夹角,可以有效地利用几何耦合的因素。与基本模型相比,它能使系统的模态阻尼提高50%以上,而同时使减摆器的定常循环载荷的幅值下降60%左右。

弹射座椅救生性能研究

针对座椅在铅垂面内弹射的简化模型 ,建立了系统的非线性运动方程 ;然后用推进阵面法建立了人 -椅系统平面模型的非结构网格 ,并用 Euler方程作为主控方程对某型座椅的气动阻力系数、升力系数和气动力矩系数进行了验证性计算 ;最后对非线性运动方程在时域内进行积分 ,得到人 -椅系统运行轨迹、运行速度和旋转角速度等性能参数 ,并与座椅弹射测试结果进行了比较分析。结果表明 ,用非结构网格计算的座椅气动特性与座椅吹风数据吻合 ,计算的弹射救生性能曲线与试验数据的趋势基本一致。

干摩擦阻尼对旋翼动稳定性的影响研究

为了提高旋翼动稳定性理论模型的分析精度,需要精确地确定旋翼系统的结构阻尼系数.为此建立了旋翼变距拉杆球头关节干摩擦的阻尼模型,计入了球头关节的离心力对干摩擦阻尼的影响,然后用模型旋翼试验数据对稳定性分析结果进行了验证.结果表明,采用文中建立的干摩擦阻尼模型,预估的旋翼摆振后退型模态阻尼与试验数据吻合.

直升机起落架双腔式缓冲支柱的动刚度研究

建立了直升机起落架双腔式缓冲支柱的数学模型,利用静力试验数据对模型参数进行了识别,并由静力试验、激振试验结果对数学模型进行了验证.所建的数学模型能正确反映双腔式缓冲支柱的静载荷随位移的变化规律,动刚度特性与试验数据吻合良好.双腔式缓冲支柱的动刚度随静位移呈现严重的非线性特性,振动频率对缓冲支柱的动刚度影响较小,而高、低压腔的充气压力对动刚度会产生严重影响.

螺旋桨飞机近地飞行时的纵向稳定性

根据某型飞机气动试验数据,分析了地面效应和螺旋桨滑流增量对飞机静稳定性的影响;根据小扰动线性化方程,计算了不同飞行条件下的飞机模态特性,分析了地面效应和螺旋桨滑流对飞机动稳定性的影响。结果表明：地面效应将使飞机纵向运动频率增加,而阻尼比降低;地效区内滑流增量使短周期震荡频率和阻尼比均增加,也使长周期阻尼比增加,而对长周期模态频率的影响不大;无地效时,滑流将使长短周期两种模态的频率均降低,而阻尼比增加。

共轴式直升机地面共振非线性仿真

建立了共轴式直升机旋翼/机体耦合的非线性动力学模型。在不考虑桨叶减摆器和起落架非线性因素的前提下,通过求解某模型直升机不同转速时桨叶摆振和机体运动的时域响应,确定了该直升机发生地面共振的转速范围,并与特征值分析确定的共振转速范围进行了对比验证。最后,分别采用非线性动力学模型和线性化模型对不同转速时的上、下旋翼桨叶摆振和机体运动响应进行了动态仿真计算,发现:在稳定区内,系统非线性因素的影响不大;在不稳定区,非线性系统与线性化系统的响应特性呈现显著差异,且非线性系统将出现极限环现象。