傾轉(zhuǎn)旋翼-機(jī)翼氣彈耦合動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)通過(guò)旋翼的傾轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)在直升機(jī)飛行模式和飛機(jī)飛行模式之間動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，使其兼具直升機(jī)及固定翼飛機(jī)的飛行能力。傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的旋翼與機(jī)翼之間存在著嚴(yán)重的氣彈耦合現(xiàn)象，尤其是旋翼傾轉(zhuǎn)過(guò)渡飛行狀態(tài)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性、旋翼的氣動(dòng)力及入流均處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，具有復(fù)雜的非線性和非定常特性。
　　 本文通過(guò)理論分析與試驗(yàn)，重點(diǎn)研究?jī)A轉(zhuǎn)旋翼/機(jī)翼氣彈耦合動(dòng)力學(xué)特性。
　　 基于Hamilton原理，利用多體方法描述動(dòng)力學(xué)部件的空間運(yùn)

2、動(dòng)關(guān)系，充分考慮傾轉(zhuǎn)旋翼/彈性機(jī)翼之間強(qiáng)耦合非線性的氣動(dòng)、慣性及結(jié)構(gòu)耦合，建立了傾轉(zhuǎn)旋翼/機(jī)翼氣彈耦合動(dòng)力學(xué)分析模型，所建立的模型保留了機(jī)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(dòng)態(tài)尾跡彎曲修正的廣義動(dòng)態(tài)入流模型，綜合考慮旋翼/機(jī)翼耦合變形，尤其是旋翼動(dòng)態(tài)傾轉(zhuǎn)過(guò)程中，響應(yīng)、氣動(dòng)力及旋翼誘導(dǎo)速度之間的氣動(dòng)耦合影響。非線性的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型與非定常的氣動(dòng)及入流模型集成為時(shí)域內(nèi)緊耦合的氣彈動(dòng)力學(xué)綜合分析模型，

3、利用數(shù)值積分進(jìn)行傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)分析。
　　 通過(guò)進(jìn)行數(shù)值算例分析，結(jié)合帶有復(fù)雜幾何外形的等速萬(wàn)向鉸傾轉(zhuǎn)旋翼槳轂的模態(tài)試驗(yàn)、傾轉(zhuǎn)旋翼/機(jī)翼氣彈耦合動(dòng)力學(xué)縮尺模型的風(fēng)洞試驗(yàn)研究，開展了傾轉(zhuǎn)旋翼/機(jī)翼氣彈耦合動(dòng)力學(xué)建模的驗(yàn)證研究。試驗(yàn)結(jié)果與模型計(jì)算分析結(jié)果吻合良好，試驗(yàn)研究與對(duì)比分析表明本文所建立的傾轉(zhuǎn)旋翼/機(jī)翼氣彈耦合動(dòng)力學(xué)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(jī)翼耦合系統(tǒng)的氣彈動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。
　　 利用所建

4、立的傾轉(zhuǎn)旋翼/機(jī)翼氣彈耦合動(dòng)力學(xué)分析模型，進(jìn)行了傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)在傾轉(zhuǎn)過(guò)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(jìn)行了傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)在飛機(jī)模式大速度前飛時(shí)的回轉(zhuǎn)顫振機(jī)理研究。傾轉(zhuǎn)過(guò)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(duì)于旋翼/機(jī)翼氣彈耦合響應(yīng)的影響，最終進(jìn)行了變旋翼轉(zhuǎn)速變總距操縱的動(dòng)態(tài)傾轉(zhuǎn)過(guò)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(yùn)動(dòng)與機(jī)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(jī)理，并研究了復(fù)合材料機(jī)