基于精密激光测距技术的旋翼桨毂离心试验台限位行程传感器校准方法研究

论述了用于旋翼桨毂大修装配调试阶段承担模拟旋翼桨毂在低、高转速状态下,离心限动块打开和复位试验的离心试验台的工作原理,确定了旋翼桨毂多次打开、复位试验仍不满足工艺要求的原因为离心试验台限位行程测量不准,致使离心限动块打开和复位试验出现误判,最终影响装备的修理质量和进度。针对此问题,提出了一种基于精密激光测距技术的离心试验台限位行程传感器的校准方法,可实现离心试验台限位行程传感器的精准计量,测量精度达±1μm,测量不确定度为0.006μm+1.92×10^(-5)L。

桨毂中央件大尺寸异形孔电解加工机床研制

针对直升机桨毂中央件大尺寸异形孔零件的加工需求,开展了电解加工机床的研制,从主体结构、防护结构、集成电解液系统和加工电源的设计等方面展开,最后通过加工试验对机床的设计可靠性进行了验证。结果表明,对钛合金Ti1023进行大尺寸异形孔电解加工,制件的轮廓尺寸与表面质量都能达到预期要求。

旋翼无人机折叠桨桨毂随机振动疲劳分析

旋翼无人机折叠桨桨毂是折叠桨和电机连接的重要结构,电机螺旋桨产生的随机振动是桨毂结构失效的主要原因。为了对桨毂进行振动疲劳分析,采用有限元分析软件对桨毂结构进行了模态分析和随机振动分析,结合仿真结果对桨毂结构进行优化改进。对改进前后的桨毂结构进行疲劳寿命计算及飞行试验,验证设计方法的可靠性。该设计方法可以推广应用到各类旋翼无人机产品中连接件的设计。

基于有限元的直升机桨毂整流罩动力学特性分析

直升机桨毂整流罩模态频率及振型是整流罩结构设计的关键参数,当其固有频率与激振频率相接近时会发生共振,造成结构破坏或脱落,进而影响飞行安全。尾桨整流罩由于其安装位置的特殊性及振动环境的复杂性,需进行模态分析以保证其结构设计合理。基于有限元法对整流罩进行建模,开展了不同转速及不同安装边界约束的模态分析。研究结果表明:随着转速增大,整流罩受到的预应力增大,从而造成拉伸刚度、弯曲刚度和扭转刚度发生不同程度的变化;相比于转速变化,整流罩安装边界约束条件改变对频率影响更明显;该整流罩频率与各阶激振频率都具有一定间隔,说明其结构设计合理。

直升机星形柔性桨毂连接螺栓断裂故障处理

对直升机星形柔性桨毂连接螺栓断裂及相应衬套断裂的故障现象进行了阐述,利用显微、能谱分析、金相组织等检查手段,从外观、断口和强度等多方面进行原因分析,得出螺栓断裂是由于拧紧力矩丢失造成的疲劳破坏所致。通过加强使用监控要求和提高螺栓拧紧力矩裕度等方法,该故障得以解决。

基于超单元法的无铰式旋翼桨毂动力学等效参数计算方法

以梁模型为基础的旋翼动力学分析中,需输入桨叶剖面特性、桨毂剖面特性和操纵线系刚度等参数。无铰式旋翼动力学特性对桨毂剖面特性较为敏感,简单的面积分方法在计算桨毂剖面刚度时误差较大。基于超单元理论,利用三维有限元对桨毂进行静力缩聚,得到适用于梁模型旋翼气弹分析的等效桨毂动力学参数。旋翼旋转动特性试验结果表明,该等效方法计算准确。

无人直升机桨毂RCS影响计算分析与优化

采用RLGO仿真计算方法,对旋翼桨毂的雷达散射特性及其对无人直升机RCS的影响进行了计算分析;根据散射特性对桨毂进行了RCS缩减优化,并进行了机身与桨毂遮罩组合体RCS计算分析。结果表明,常规桨毂具有强烈的雷达散射特性,同时具有明显的周期性,引起无人直升机RCS明显增大;采用双圆台式设计的桨毂遮罩,可以有效缩减常规桨毂带来的强散射。

考虑流固耦合作用桨毂形状对螺旋桨性能影响研究

基于STAR CCM+和ABAQUS软件,运用平均雷诺方程和SST k-ω湍流模型,建立一种基于流固耦合、可有效预报全浸螺旋桨水动力特性的数值计算方法。以标准模型DTMB P4381为网格验证对象,并对不同桨毂形状下的DTMB P4381水动力特性进行双向流固耦合计算,探讨圆柱形桨毂与球形桨毂对该无侧斜桨性能影响及作用机理。结果表明:考虑流固耦合作用能更准确预报螺旋桨水动力性能;桨毂形状对桨叶根部的流动影响明显,对桨叶表面压力分布的影响可延伸至0.5倍半径处,并且该影响随着进速系数的增大而增大。

共轴刚性旋翼直升机桨毂阻力特性试验

共轴刚性旋翼直升机在突破常规直升机前飞速度极限的同时会产生巨大的桨毂阻力。为研究共轴刚性旋翼直升机桨毂的阻力特性,采用天平测力的方式在1.4m×1.4m直流风洞中对不同的共轴双桨毂组合模型进行了风洞试验。试验状态变量包括桨毂转速、模型各部件间缝隙和不同整流模型组合。试验结果表明:共轴双桨毂试验模型的阻力受对称光滑桨毂旋转运动的影响基本可忽略;各整流部件间缝隙对模型所受阻力影响较大,大缝隙会使试验模型阻力增大;各整流部件分离尾流存在较大的气动干扰,使模型所受阻力明显增加。

影响桨毂帽鳍助推效率的主要参数

为了分析影响毂帽鳍的水动力性能的各种因素,采用计算流体力学软件对粘性流场中毂帽鳍的敞水性能进行了计算研究,模拟了某型毂帽鳍在不同参数和不同进速系数下的效率变化曲线。通过对计算结果的对比分析可以得出:毂帽鳍的半径最好不要大于螺旋桨直径的1/3,否则会产生过大的反向推力,造成附加推力的下降;毂帽鳍要处于合适的安装角度范围内,才能使得它对螺旋桨的综合效率最大;轴向位置也存在一个最佳值,过大则桨对毂帽鳍的诱导速度会随之降低,而过小桨叶和鳍片之间的干扰会造成扰流,导致效率的下降。同时,从整个桨的静平衡和回收效率考虑,选定鳍叶数和桨叶数相同较为合适。

某型调距桨装置桨毂强度有限元分析研究

对某型调距桨桨毂机构进行有限元建模,在最大持续功率(MCR)工况下进行仿真分析,并把重要零件的应力与传统理论计算结果进行了分析比较.结合传统的理论计算,分析结果可为桨毂机构工程设计、结构优化提供更好的依据.

调距桨桨毂机构静强度的有限元仿真分析

文章对受推力、扭力、扭矩、离心力和螺栓预紧力联合作用下的某型舰船调距桨桨毂机构静强度进行有限元仿真分析。基于ANSYS 12.0软件平台,考虑桨毂部件几何结构及零件间装配接触关系,对桨毂机构整体及零件进行全六面体和六面体与四面体混合有限元建模,研究了桨毂中各零件在正常工况相互作用下的应力大小及分布。重点针对叶根螺栓的实际结构,采用六面体网格分析螺栓有无螺纹区别,证明螺纹的几何特征在强度校核中不能忽略。

螺旋桨毂帽鳍水动力性能数值分析

为了预报毂帽鳍的水动力性能,采用计算流体力学软件对粘性流场中毂帽鳍的敞水性能进行计算研究。模拟某型毂帽鳍在不同进速系数下的推力系数、转矩系数、螺旋桨桨叶表面压力分布和桨毂表面速度矢量分布情况等。通过加鳍螺旋桨与母型桨相关计算结果的对比,得到:在低进速系数情况下,螺旋桨加鳍后使得推力系数上升、转矩系数下降,导致其效率有所增加;同时由于鳍的存在,改变了桨毂处水流的速度分布,使得原先围绕桨毂随螺旋桨方向旋转的水流沿着鳍向桨后运动而不在桨毂处汇集,从而减弱了桨毂涡流。

共轴刚性旋翼桨毂阻力特性试验研究

为研究高速直升机共轴刚性旋翼桨毂的阻力特性,采用自研的桨毂模型试验台,在中国空气动力研究与发展中心FL-14风洞开展了风洞试验。试验模型为典型的共轴刚性旋翼桨毂模型,包括上、下桨毂整流罩模型和4种中间轴整流罩模型,分别为基准中间轴和基于翼型的优化外形。主要试验内容包括多种桨毂模型在不同转速、不同风速及不同模型姿态角下的阻力特性试验,以及桨根对桨毂阻力特性的影响试验等。风洞试验结果较好地反映了不同桨毂构型的阻力特性差异,获得了中间轴整流罩外形对桨毂阻力的影响规律;试验结果表明最优桨毂构型相对基准桨毂构型,可减阻37%。

利用桨叶后缘小翼运动的旋翼桨毂振动载荷优化控制

利用桨叶后缘小翼运动是控制旋翼桨毂振动载荷的一种有效方法。采用非定常气动力和弹性力耦合的气弹分析方法,对附加了桨叶后缘小翼的直升机旋翼系统的振动载荷进行了研究。采用弹性桨叶和后缘刚性小翼的结构动力学模型、翼型剖面气动力采用Leishman-Beddoes二维非定常动态失速模型、后缘小翼剖面气动力采用Hariharan-Leishman非定常气动力模型,建立了带后缘小翼的旋翼桨毂振动载荷分析模型。采用伽辽金和数值积分相结合的方法,求解旋翼系统在前飞状态下的气弹响应。分析了后缘小翼各运动参数对桨毂振动载荷的影响。针对桨毂4阶振动载荷,采用改进的主动控制方法,优化了小翼的运动,使桨毂振动载荷得到显著降低。

调距桨桨毂螺栓材料试验研究

根据调距桨桨毂用螺栓的使用环境和受力状态,对其常用三种材料的工艺性能、力学性能以及在海水中的抗腐蚀性能和疲劳断裂性能进行了比较试验和研究分析,为不同条件下调距桨桨毂用螺栓的选材提供参考.

共轴刚性旋翼桨毂阻力特性及流动机理

共轴刚性旋翼直升机在高速飞行时,桨毂流动复杂、分离强、阻力大。为明晰其阻力特性和流动机理,采用CFD方法针对已完成风洞试验的共轴桨毂组合模型进行数值模拟研究,获得了桨毂组合模型各单独部件的阻力、表面流动和空间流场特征,阐明了产生阻力最大的部件和影响阻力的主要因素,揭示了中间轴整流罩和塔座设计参数的减阻机制。分析结果表明:上、下旋翼桨毂是产生阻力的主要部件;中间轴和塔座的分离尾流对桨毂表面流动产生较大的干扰作用,使桨毂整流罩表面受干扰区域产生气流分离;具有较缓和逆压梯度的中间轴整流罩和塔座能有效减小分离尾流对桨毂整流罩的干扰,从而降低整个共轴桨毂系统的阻力。

吊舱推进器桨毂间隙影响的数值分析

以拖式吊舱推进器为对象,采用求解RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程的方法研究桨毂间隙对水动力性能的影响,应用滑移网格技术处理桨叶与吊舱的非定常相互作用.分别计算了具有不同间隙宽度的模型,以考察有、无间隙以及间隙宽度变化对推进器各部分水动力的影响.计算结果表明:桨毂间隙对推进器单元水动力及桨叶水动力的影响均很小;桨毂间隙内压力作用于桨毂后端面形成推力,其大小约为桨叶推力的2%～3%;桨毂后端面与桨叶随边的距离一定时,间隙内压力随间隙宽度的增大而降低.

直升机旋翼钛合金桨毂中央件失效分析及制造技术

通过对2例直升机旋翼钛合金桨毂中央件全尺寸疲劳试件破坏区域的外观检查、断口宏微观分析、断口区域的金相分析、能谱分析,并结合中央件制造过程中的各种加工工艺对钛合金零件的影响分析、补充试验验证,对2例中央件的疲劳破坏进行了综合分析,确定了中央件提前破坏的主要原因和改进措施,为直升机旋翼系统钛合金零件的失效分析及制造技术研究提供了宝贵经验。

前飞状态旋翼桨毂载荷实测及计算

利用旋翼模型试验装置在４．２５ｍ×５．１ｍ风洞中进行了前飞状态旋翼模型试验研究。测量了两种前进比下，２ｍ直径４叶桨叶铰接式旋翼在不同的总距扰动及不同的正弦周期变距扰动时的桨毂力和力矩，建立了前飞状态旋翼桨毂载荷的分析方法，引入了动力入流模型。计算与试验值吻合较好。总距扰动时，动力入流影响很大，周期变距扰动时，动力入流影响较小。