基于全本征方程的無鉸式旋翼氣動彈性分析方法.pdf

1、無鉸式旋翼氣動彈性分析是旋翼空氣動力學(xué)及動力學(xué)研究中最復(fù)雜的問題之一。為了適應(yīng)現(xiàn)代無鉸式旋翼的發(fā)展要求，本文開展了無鉸式旋翼氣動彈性分析方法研究，解決了旋翼氣動彈性綜合建模與分析中的多項關(guān)鍵性問題，為提高無鉸式旋翼氣動彈性分析精度奠定了基礎(chǔ)。
　　本文首先基于Hodges幾何精確梁理論，建立了適合于直升機旋翼氣動彈性分析的槳葉動力學(xué)模型。在推導(dǎo)槳葉全本征動力學(xué)方程時，舍棄了中等變形梁理論中的階次指令法則，采用羅德里格斯參數(shù)來表示槳

2、葉剖面變形前后的轉(zhuǎn)動量，從而避免了旋翼槳葉連續(xù)轉(zhuǎn)動引起的奇點問題。最后構(gòu)造了基于能量連續(xù)伽遼金法的3階有限格式，將全本征方程離散為非線性狀態(tài)空間偏微分方程。
　　在上述槳葉動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，針對無鉸式旋翼，特別是新構(gòu)型無鉸式旋翼（如虎式直升機）根部多路傳力的特點，細化處理槳葉邊界條件。建立了旋翼系統(tǒng)其他主要部件（彈性軸承、槳轂柔性梁等）的動力學(xué)模型及各部件對接聯(lián)系模型，并且以約束方程的形式保證了各部件之間的位移/力協(xié)調(diào)性。最后，

3、耦合槳葉全本征動力學(xué)模型、Leishman-Beddoes非定常動態(tài)失速模型、Peters動態(tài)入流模型以及動力學(xué)邊界約束方程，建立起無鉸式旋翼氣動彈性綜合分析模型。
　　根據(jù)以上所做的工作，利用Newmark平均速度法對氣動彈性綜合模型進行時間域離散，建立起穩(wěn)態(tài)周期響應(yīng)計算流程，獲得了旋翼槳葉結(jié)構(gòu)振動載荷，并且基于“瞬態(tài)響應(yīng)分析法”研究了無鉸式旋翼氣動彈性穩(wěn)定性問題。
　　最后，本文進行了大量的算例驗證研究，通過與國外理論分