帶后緣小翼的智能旋翼振動(dòng)載荷抑制研究.pdf

1、旋翼復(fù)雜的工作環(huán)境導(dǎo)致直升機(jī)面臨嚴(yán)重的振動(dòng)問(wèn)題，帶后緣小翼的智能旋翼通過(guò)控制安裝在槳葉外側(cè)后緣處的小翼發(fā)生偏轉(zhuǎn)，改變旋翼的氣動(dòng)力分布和槳葉的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)載荷控制的目的，是一種有效的直升機(jī)振動(dòng)主動(dòng)控制方法。開(kāi)展帶后緣小翼的旋翼氣動(dòng)彈性動(dòng)力學(xué)建模研究，建立了高精度的帶后緣小翼的旋翼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型與空氣動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行充分驗(yàn)證，并結(jié)合優(yōu)化方法研究后緣小翼對(duì)旋翼振動(dòng)載荷的抑制效果。
　　首先，開(kāi)展了帶后緣小翼的旋翼動(dòng)力

2、學(xué)建模研究，通過(guò)計(jì)算槳葉固有頻率及瞬態(tài)響應(yīng)，對(duì)動(dòng)力學(xué)模型的精度進(jìn)行驗(yàn)證。建立了一套可以描述旋翼槳葉和后緣小翼復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)體系，考慮槳葉的剛體運(yùn)動(dòng)與彈性變形，推導(dǎo)后緣小翼和槳葉的動(dòng)能；基于Green應(yīng)變，精確描述槳葉彈性變形和應(yīng)變間的非線性關(guān)系，給出槳葉應(yīng)變能的表達(dá)式；推導(dǎo)氣動(dòng)力等載荷對(duì)旋翼系統(tǒng)的做功表達(dá)式；根據(jù)Hamilton原理建立帶后緣小翼的旋翼動(dòng)力學(xué)方程。
　　為準(zhǔn)確計(jì)算旋翼氣動(dòng)載荷，從旋翼流場(chǎng)計(jì)算和非定常氣動(dòng)力計(jì)算兩方面

3、建立了針對(duì)帶后緣小翼的旋翼空氣動(dòng)力學(xué)模型。流場(chǎng)計(jì)算方面，模型基于點(diǎn)渦離散的方法計(jì)算穩(wěn)態(tài)飛行狀態(tài)的旋翼尾跡，由Biot-Savert定理計(jì)算渦量場(chǎng)在旋翼槳盤(pán)處的誘導(dǎo)速度。翼型氣動(dòng)力計(jì)算方面，針對(duì)后緣小翼偏轉(zhuǎn)后的翼型實(shí)際形狀劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，使用計(jì)算流體力學(xué)方法求解翼型周圍流場(chǎng)得到翼型氣動(dòng)力。以徑向基函數(shù)建立了計(jì)算流體力學(xué)方法的代理模型，可在保證帶小翼翼型氣動(dòng)力計(jì)算精度的前提下，顯著節(jié)約氣彈迭代計(jì)算的時(shí)間成本。
　　集成旋翼動(dòng)力學(xué)模型與空

4、氣動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行帶后緣小翼的旋翼氣動(dòng)彈性問(wèn)題研究。建立了氣動(dòng)彈性分析、旋翼振動(dòng)載荷計(jì)算的流程和方法，并研究后緣小翼對(duì)旋翼氣彈響應(yīng)的影響。在后緣小翼旋翼氣動(dòng)彈性模型的基礎(chǔ)上建立不等式約束優(yōu)化研究方法，使用變尺度迭代優(yōu)化算法進(jìn)行求解，研究后緣小翼對(duì)旋翼振動(dòng)載荷的影響效果，預(yù)估后緣小翼的最佳偏轉(zhuǎn)規(guī)律。研究小翼偏轉(zhuǎn)能力不足時(shí)的載荷抑制效果，討論槳葉扭轉(zhuǎn)和小翼減振間的關(guān)系，分析后緣小翼設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)旋翼系統(tǒng)的影響。
　　最后，進(jìn)行帶后緣小翼的