直升机旋翼复合材料桨叶结构设计与选材分析

介绍了直升机旋翼复合材料桨叶的结构特点和设计要求,分析了国内外复合材料桨叶结构设计的选材情况,总结了我国直升机复合材料桨叶结构选材现状与现存问题,并对无轴承旋翼柔性梁和主动控制智能旋翼国际新型桨叶复合材料结构设计与选材进行了讨论。综述研究表明,直升机旋翼桨叶工作环境复杂,在动力学设计方面有较高要求,复合材料桨叶结构设计及其成本与选材存在相互依赖和相互制约的矛盾关系,指出桨叶用复合材料与其结构设计技术的发展,对提高我国直升机旋翼桨叶性能、可靠性、寿命和安全性具有重要意义。

无减摆器旋翼桨叶气弹稳定性分析

无减摆器旋翼具有桨毂结构简单、桨毂气动阻力小、桨毂维护简便等优点,但取消了桨毂减摆器后必须确保桨叶在摆振方向有足够的阻尼以保证桨叶的摆振稳定性。基于气弹耦合的方法是实现无减摆器旋翼桨叶摆振稳定性的一个有效方法。建立了无减摆器无铰式旋翼桨叶带有预锥角、下垂角、后掠角和预扭角等结构参数的非线性气弹动力学模型,利用伽辽金方法把桨叶偏微分运动方程简化为非线性常微分平衡方程和关于平衡位置的小扰动运动方程,分析了桨叶的气弹稳定性并进行了参数影响分析。数值结果表明,合理的桨叶结构参数和气弹耦合可确保无减摆器旋翼桨叶在摆振方向的气弹稳定性。

新型无铰式旋翼气弹综合分析的全本征方程方法

针对新型无铰式旋翼构型存在的大变形几何非线性及根部多路传力的特点,并考虑非定常气动载荷作用,建立了无铰式旋翼气弹综合分析的全本征方程。发展了高精度的伽辽金法变阶有限单元,利用Newmark平均速度法和牛顿松弛迭代,实现了旋翼动力学与气动力的紧耦合求解。经过算例的对比验证表明,本文方法能够准确模拟新型无铰式旋翼根部多路传力条件,并在稳态气弹响应、振动载荷以及气弹稳定性计算等方面具有较好的精度。

伽辽金有限元素法对旋翼气弹稳定性的应用

采用伽辽金加权余数有限元素法发展了一种悬停状态下无铰旋翼桨叶气弹稳定性的分析方法。分析模型包括预锥角、下垂角、预掠角、总距角、桨根预安装角、桨叶预扭角、变距轴偏置、根部外伸量和操纵线系刚度等结构参数，对无铰旋翼桨叶气弹稳定性研究有普遍适用意义。试验证明该理论可行并能用于研究无铰旋翼结构参数对桨叶气弹稳定性的影响，也能用于直升机旋翼的型号设计。

直升机旋翼可控阻尼减摆器原理与设计

本文介绍了一种新型的直升机旋翼减摆器——可控阻尼减摆器的基本原理及其等效粘性阻尼系数(EVDC)的计算方法。

新型无铰模型旋翼弹性轴承研究

柱形弹性轴承和锥形弹性轴承是新型无铰旋翼两个关键的元件。主要介绍了一套较为完整和实用的模型旋翼柱形弹性轴承、锥形弹性轴承的设计与刚度计算分析方法,解决了由于模型旋翼桨毂尺寸小带来的柱形弹性轴承和锥形弹性轴承结构布置及叠层设计的设计及制造技术问题,并通过试验数据验证了理论计算的正确性。

无铰旋翼变截面盒型梁桨叶气弹动力学多目标优化

基于有限元法建立了无铰旋翼变截面盒型梁桨叶的挥舞／摆振气弹稳定性优化分析模型，提出了多目标、多约束条件下的灵敏度分析方法，采用遗传优化算法（Non-dominated sorting geneti calgorithm—NSGA-Ⅱ），实现了盒型梁桨叶气弹稳定性条件下多约束、多目标优化．最后完成了实例模型旋翼桨叶的优化与对比验证，结果表明，在气弹稳定性、自转惯量和振动固有频率等多约束条件下，实现自转惯量提高到原来的1．147倍，桨叶重量减少5．74％～8．6％，应力减少29．6％～30．1％的多目标优化，优化性能良好．

某型无人直升机前飞段仿真建模与试飞验证

针对某型无人直升机无铰式旋翼技术验证和飞行试验需求,建立了能够用于实时仿真的非线性飞行动力学模型,并基于经典PID控制算法完成了飞行控制律设计。为验证理论模型准确性和控制参数合理性,相继开展了盘旋飞行和大速度飞行的半物理仿真和飞行试验,并基于飞行试验控制效果评估完成了部分控制参数的优化设计。数据分析表明:半物理仿真和飞行试验的时域响应和配平特性均吻合较好,验证了非线性飞行动力学模型的准确性;飞行试验中无人直升机姿态和速度响应均能够较好地跟踪其设定值,所设计的飞行控制参数能够满足某型无人直升机稳态飞行控制要求。