直升机前飞空中共振稳定性和各自由度相互作用研究

直升机在前飞状态下的稳定性研究比悬停时复杂得多。主要针对直升机前飞状态下的空中共振的稳定性加以研究,建立了旋翼和机体的结构模型、气动力模型和平衡方程组;计算和分析了某些典型情况的特征值、特征向量和各自由度之间的相互作用。在方程组的周期系数处理以及前飞时的相关参数对直升机空中共振稳定性的影响等方面进行了研究。从分析各个自由度间的相互作用入手揭示了直升机空中共振的物理本质及影响因素。

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。

非线性叶间黏弹减摆器对直升机空中共振的影响分析

建立带非线性叶间黏弹减摆器的直升机旋翼/机体耦合动稳定性分析模型。与全机飞行力学平衡计算相结合,旋翼/机体耦合动稳定性分析模型考虑前飞状态桨叶变距操纵、机体姿态角和桨毂纵向安装角。针对具有非线性特性的叶间黏弹减摆器,采用基于复模量的非线性VKS改进模型、Simulink时域仿真和多桨叶坐标变换等效阻尼识别法分析直升机悬停、前飞状态下旋翼/机体耦合动稳定性及减摆器双频动幅值,并就减摆器布局、全机总重以及前飞速度对桨叶摆振后退型模态阻尼的影响进行分析。结果表明:由悬停到前飞直升机动稳定性一般均下降,一定速度后又上升;加上减摆器能消除前飞不稳定区;叶间黏弹减摆器抬头连接能提高模态阻尼。

磁流变减摆器对直升机空中共振的影响分析

为了研究磁流变减摆器对直升机空中共振的影响,建立了适用于直升机空中共振稳定性的磁流变减摆器模型,前飞状态下动力入流模型采用Pitt/Peters理论模型,与直升机旋翼/机体耦合动力学方程组联立,采用simulink时域仿真的方法计算得到各自由度、各阶模态随时间的变化曲线、配平和激振时摆振角及其频谱、摆振后退型模态振幅包络线及其阻尼。分析了磁流变减摆器对直升机空中共振动稳定的影响,对比了不同电压下磁流变减摆器对桨叶挥舞摆振运动的影响。结果表明:磁流变减摆器施加不同电压可得到不同的阻尼力,利用该性质可以更好地抑制直升机空中共振现象。

前飞状态直升机旋翼/机体耦合空中共振机理研究

直升机在前飞状态下的稳定性研究比悬停时复杂得多.主要针对直升机前飞状态下的空中共振的稳定性加以研究.计算和分析了某些典型情况的特征值、特征向量和各自由度之间的相互作用.对前飞时的相关参数对直升机空中共振稳定性的影响等方面进行了研究.从分析各个自由度间的相互作用入手揭示直升机空中共振的机理.

变距/摆振耦合对直升机空中共振稳定性的影响

采用多桨叶坐标转换和复数坐标变换等方法,研究了变距/摆振耦合对直升机空中共振的影响;推导出完全引入变距/摆振耦合的直升机空中共振分析公式,建立了相应的分析模型和计算程序。利用系统的特征值研究了直升机空中共振的动不稳定性,得出变距/摆振耦合对直升机空中共振的影响;通过系统的特征向量与各自由度之间的相互作用(能量关系)的研究,揭示了空中共振机理,以某型直升机为例进行了计算分析。研究表明:正的变距/摆振耦合可以抑制旋翼/机体耦合系统的动不稳定性,在同时存在挥舞/摆振耦合和正的变距/摆振耦合时,直升机的旋翼/机体耦合系统为绝对稳定。

某型机空中共振数据分析和参数识别

对于新研直升机,必须考虑旋翼与机身耦合不稳定性问题———地面共振和空中共振。以某型直升机作为研究对象,根据其飞行状态下实测载荷和振动数据对该型直升机空中共振情况进行了分析,并采用移动矩形窗方法识别了旋翼摆振模态的阻尼和频率,初步摸索了一套直升机空中共振实测数据分析和参数识别方法。

直升机空中共振安全边界预报与验证

简略介绍了直升机空中共振建模思路,通过算例计算研究了确定直升机空中共振安全边界的分析技术,讨论了空中共振飞行试验验证方法。为更准确地预计空中共振安全边界,提出了需要进一步研究的内容和考虑的因素。最后,展望了空中共振分析方法的发展方向。

垂直气流对直升机空中共振的影响研究

采用入流模型描述了非均匀定常垂直气流在旋翼上的分布,用改进的非线性VK S模型计算粘弹减摆器的复模量;分析了直升机从悬停到小速度前飞时,定常垂直气流的非均匀分布对直升机平衡操纵以及对系统摆振后退型模态阻尼的影响。分析结果表明:非均匀垂直气流对平衡时的周期变距操纵有较大影响;对减摆器具有非线性特性的直升机来说,非均匀垂直气流对其摆振后退型模态阻尼有显著影响,而减摆器具有线性特性时,则影响很小。

某新型直升机“空中共振”分析

本文给出了某新型直升机"空中共振"计算方法、原始参数和计算结果.计算状态包括悬停状态、最大巡航速度状态和高速转弯状态.在计算方法中,建立了动力系统"空中共振"计算模型,给出了运动方程,采用特征根分析法进行"空中共振"计算.最后对计算结果进行了分析,给出了各计算状态的特征根实部曲线、模态阻尼曲线和频率曲线,并和国外用CAMRADⅡ软件计算的结果进行了对比,得出了明确的计算结论.

某直升机“空中共振”分析

直升机“空中共振”问题,是一种危及直升机飞行安全的自激振动问题,是直升机设计中必须解决的问题。某直升机“空中共振”计算,是指该直升机在悬停状态的“空中共振”计算。在计算过程中,应用“八五”重点预研课题《星形柔性桨毂直升机“空中共振”计算方法研究》的研究成果,建立了“空中共振”计算模型,研制了一套实用的计算软件,分别采用临界稳定性分析法和特征根分析法进行“空中共振”计算,并进行了计算结果的对比,得出了明确的计算结论。

粘弹减摆器几何耦合模型及对直升机悬停空中共振的影响(英文)

针对具有几何耦合的非线性粘弹减摆器 ,在旋转坐标系下建立了其在平衡位置附近的小扰动微分方程 ,然后通过多桨叶坐标转换的方法将方程变换到不转坐标系中 ,并与直升机悬停时的线化小扰动方程结合起来进行特征值分析 ;减摆器静态位移和几何耦合对直升机空中共振稳定性的影响进行了分析。结果表明 ,粘弹减摆器会提高直升机空中共振稳定性 ;增大减摆器的静态位移会降低其有效阻尼 ;对于所考虑的旋翼系统来说 ,几何耦合可能会减小减摆器的静态位移 。

现代直升机“地面与空中共振”的抑制技术——主动控制技术

本文介绍了目前世界上正在研究的、具有世界先进水平的直升机“地面与空中共振”抑制技术——SAS主动控制技术。

吊挂飞行对重型直升机空中共振稳定性的影响机理分析

飞行员驾驶重型直升机完成飞行任务时,可能出现与机体弹性变形有关的空中共振问题,且在吊挂飞行时会加剧,因此通过刚弹耦合建模与分析指出了重型直升机吊挂飞行时可能导致空中共振的3个耦合模态:旋翼摆振前进型-机体垂向弯曲耦合模态;旋翼-机体-吊索耦合模态;摆振后退型-机体滚转耦合模态。研究了这3个耦合模态对重型直升机空中共振稳定性的影响机理。分析结果表明:第1个耦合模态在重载吊挂悬停时最容易导致空中共振,而第2个耦合模态在轻载吊挂飞行时对空中共振稳定性影响最大,它们都会涉及旋翼摆振运动与机体垂向弯曲变形的耦合,但第2种会出现明显的吊索伸缩运动;第3个耦合模态会导致空中共振稳定裕度在重载吊挂时降低18%。

重型直升机飞行动力学刚弹耦合建模及空中共振稳定性分析

针对重型直升机(HLH)大重量、低转速的固有特性,提出了一种适用于重型直升机的飞行动力学刚弹耦合建模方法。该方法结合传统直升机飞行动力学与旋翼机体耦合动力学,将传统飞行力学的分析频段拓展到了5 Hz,额外考虑了桨叶和机体的弹性变形,基于阻抗匹配法推导出了显式的旋翼/机体耦合动力学方程,模拟了真实飞行状态下的直升机气弹耦合特性,利用该模型计算并分析了算例重型直升机的悬停飞行特性和空中共振稳定性。结果表明:旋翼机体耦合导致摆振前进型和机体弹性模态的阻尼-转速曲线先相互靠近至同一点再分离,可能引起直升机的高频瞬态振动;在摆振等效阻尼不足时,旋翼摆振后退型是不稳定的,但随着等效阻尼增加,摆振二阶周期型模态和机体弹性模态会出现耦合;桨叶弹性变形与机体弯曲模态及挥舞集合型耦合,但不会引起明显的不稳定现象。

倾转旋翼机复合材料机翼动特性仿真分析

倾转旋翼机可在直升机模式、固定翼飞机模式和两者之间过渡模式飞行,集直升机和固定翼飞机飞行特点与一身。相比传统直升机,倾转旋翼机的飞行速度大幅提高,飞行包线更大,应用范围更加广阔;与固定翼飞机相比,倾转旋翼机大大降低了对场地的要求,提高了空间灵活性。然而,倾转旋翼机特殊的结构设计使其兼具了类似于直升机“地面共振”“空中共振”以及固定翼飞机回转颤振的动力学不稳定问题,其中回转颤振是倾转旋翼机设计不容忽视的自激不稳定性问题。

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。

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。

直升机旋翼/机体动稳定性研究进展

首先对直升机旋翼/机体动不稳定性问题的种类进行了简要概述,包括旋翼挥舞/变距、变距/摆振、挥舞/摆振和挥舞/摆振/变距耦合等孤立旋翼动不稳定性问题,以及直升机地面共振和空中共振等旋翼/机体耦合动不稳定性问题,然后分别从气动力与结构的高精度数值模型、动稳定性的计算分析方法和实验模型测试3个方面详细介绍了直升机旋翼/机体动不稳定性问题的研究现状,并着重讨论了直升机旋翼/机体动稳定性分析技术最近的主要研究方向:耦合CFD(computational fluid dynamics)/CSD(computational structural dynamics)的直升机旋翼气弹动稳定性分析、复合材料旋翼动稳定性分析及其材料不确定性影响、带减摆器的旋翼/机体动稳定性分析和先进直升机构型的旋翼/机体动稳定性分析,最后对直升机旋翼/机体动稳定性研究的发展趋势进行了展望.

粘弹减摆器结构参数对直升机动稳定性的影响分析

为了利用减摆器更好地提高直升机的动稳定性,本文采用Simulink时域仿真和多桨叶坐标变换等效阻尼识别法,研究了叶间减摆器不同的连接参数对孤立旋翼系统稳定性以及对直升机空中共振稳定性的影响,并且定性地分析了这种影响所产生的内在机理。分析结果说明:叶间粘弹减摆器采用特定的连接方式能减小减摆器一阶激振力下的背景振幅,增大减摆器耗能模量,提高系统稳定性。