傾轉(zhuǎn)旋翼-機翼氣彈耦合動力學研究.pdf

1、傾轉(zhuǎn)旋翼機通過旋翼的傾轉(zhuǎn)，實現(xiàn)在直升機飛行模式和飛機飛行模式之間動態(tài)轉(zhuǎn)換，使其兼具直升機及固定翼飛機的飛行能力。傾轉(zhuǎn)旋翼機的旋翼與機翼之間存在著嚴重的氣彈耦合現(xiàn)象，尤其是旋翼傾轉(zhuǎn)過渡飛行狀態(tài)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)動力學特性、旋翼的氣動力及入流均處于動態(tài)變化過程，具有復(fù)雜的非線性和非定常特性。
　　 本文通過理論分析與試驗，重點研究傾轉(zhuǎn)旋翼/機翼氣彈耦合動力學特性。
　　 基于Hamilton原理，利用多體方法描述動力學部件的空間運

2、動關(guān)系，充分考慮傾轉(zhuǎn)旋翼/彈性機翼之間強耦合非線性的氣動、慣性及結(jié)構(gòu)耦合，建立了傾轉(zhuǎn)旋翼/機翼氣彈耦合動力學分析模型，所建立的模型保留了機翼彈性變形以及傾轉(zhuǎn)角度速度與旋轉(zhuǎn)旋翼之間的各種慣性耦合影響。旋翼入流采用帶有動態(tài)尾跡彎曲修正的廣義動態(tài)入流模型，綜合考慮旋翼/機翼耦合變形，尤其是旋翼動態(tài)傾轉(zhuǎn)過程中，響應(yīng)、氣動力及旋翼誘導(dǎo)速度之間的氣動耦合影響。非線性的結(jié)構(gòu)動力學模型與非定常的氣動及入流模型集成為時域內(nèi)緊耦合的氣彈動力學綜合分析模型，

3、利用數(shù)值積分進行傾轉(zhuǎn)旋翼機的瞬態(tài)響應(yīng)分析。
　　 通過進行數(shù)值算例分析，結(jié)合帶有復(fù)雜幾何外形的等速萬向鉸傾轉(zhuǎn)旋翼槳轂的模態(tài)試驗、傾轉(zhuǎn)旋翼/機翼氣彈耦合動力學縮尺模型的風洞試驗研究，開展了傾轉(zhuǎn)旋翼/機翼氣彈耦合動力學建模的驗證研究。試驗結(jié)果與模型計算分析結(jié)果吻合良好，試驗研究與對比分析表明本文所建立的傾轉(zhuǎn)旋翼/機翼氣彈耦合動力學分析模型具有很高的分析精度，可以有效分析傾轉(zhuǎn)旋翼/機翼耦合系統(tǒng)的氣彈動力學問題。
　　 利用所建

4、立的傾轉(zhuǎn)旋翼/機翼氣彈耦合動力學分析模型，進行了傾轉(zhuǎn)旋翼機在傾轉(zhuǎn)過渡狀態(tài)的瞬態(tài)響應(yīng)研究，并利用瞬態(tài)響應(yīng)的方法進行了傾轉(zhuǎn)旋翼機在飛機模式大速度前飛時的回轉(zhuǎn)顫振機理研究。傾轉(zhuǎn)過渡狀態(tài)的瞬態(tài)響應(yīng)分析研究了傾轉(zhuǎn)操縱規(guī)律以及前飛速度對于旋翼/機翼氣彈耦合響應(yīng)的影響，最終進行了變旋翼轉(zhuǎn)速變總距操縱的動態(tài)傾轉(zhuǎn)過渡瞬態(tài)響應(yīng)分析?；剞D(zhuǎn)顫振現(xiàn)象的瞬態(tài)響應(yīng)研究從物理上描述了傾轉(zhuǎn)旋翼的揮舞運動與機翼垂直彎曲及扭轉(zhuǎn)模態(tài)發(fā)生不穩(wěn)定氣彈耦合的機理，并研究了復(fù)合材料機