摘要：倾转旋翼机通过旋翼的倾转，实现在直升机飞行方式和飞机飞行方式之间动态转换，使其兼具直升机及固定翼飞机的飞行能力。倾转旋翼机的旋翼与机翼之间有着着严重的气弹耦合现象，尤其是旋翼倾转过渡飞行状态，系统的结构动力学特性、旋翼的气动力及入流均处于动态变化历程，具有复杂的非线性和非定常特性。本论文通过论述浅析与试验，重点探讨倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学特性。基于Hamilton原理，利用多体策略描述动力学部件的空间运动联系，充分考虑倾转旋翼/弹性机翼之间强耦合非线性的气动、惯性及结构耦合，建立了倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学浅析模型，所建立的模型保留了机翼弹性变形以及倾转角度速度与旋转旋翼之间的各种惯性耦合影响。旋翼入流采取带有动态尾迹弯曲修正的广义动态入流模型，综合考虑旋翼/机翼耦合变形，尤其是旋翼动态倾转历程中，响应、气动力及旋翼诱导速度之间的气动耦合影响。非线性的结构动力学模型与非定常的气动及入流模型集成为时域内紧耦合的气弹动力学综合浅析模型，利用数值积分进行倾转旋翼机的瞬态响应浅析。通过进行数值算例浅析，结合带有复杂几何外形的等速万向铰倾转旋翼桨毂的模态试验、倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学缩尺模型的风洞试验探讨，开展了倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学建模的验证探讨。试验结果与模型计算浅析结果吻合良好，试验探讨与比较浅析表明本论文所建立的倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学浅析模型具有很高的浅析精度，可以有效浅析倾转旋翼/机翼耦合系统的气弹动力学不足。利用所建立的倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学浅析模型，进行了倾转旋翼机在倾转过渡状态的瞬态响应探讨，并利用瞬态响应的策略进行了倾转旋翼机在飞机方式大速度前飞时的回转颤振机理探讨。倾转过渡状态的瞬态响应浅析探讨了倾转操纵规律以及前飞速度对于旋翼/机翼气弹耦合响应的影响，最终进行了变旋翼转速变总距操纵的动态倾转过渡瞬态响应浅析。回转颤振现象的瞬态响应探讨以物理上描述了倾转旋翼的挥舞运动与机翼垂直弯曲及扭转模态发生不稳定气弹耦合的机理，并探讨了复合材料机翼大梁气弹剪裁设计对于回转颤振抑制的有效性。基于所建立的倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学浅析模型，进行了倾转旋翼机的气弹稳定性参数影响探讨，浅析参数包括：机翼弹性、耦合刚度、机翼几何参数及复合材料的铺层设计参数；短舱惯量、倾转旋翼轴安装位置及长度；桨毂构型参数、挥舞变距调节等基本动力学设计参数。浅析探讨得到了一些有作用的结论与参数影响规律，这些结论可以用于指导倾转旋翼机的动力学设计。关键词：直升机论文旋翼论文倾转旋翼论文非线性论文非定常论文气弹耦合论文瞬态响应论文稳定性论文回转颤振论文
本论文由www.808so.com摘要4-5
ABSTRACT5-21
第一章 绪论21-34
1.1 引言21-22
1.2 倾转旋翼机技术的进展22-28
1.3 倾转旋翼机气弹动力学探讨进展概况28-32
1.3.1 国外探讨进展概况28-31
1.3.2 国内探讨概况31-32
1.4 本论文探讨目的、主要探讨内容32-34
1.4.1 探讨目的32
1.4.2 探讨内容32-34
第二章 倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学建模34-66
2.1 引言34-36
2.2 倾转旋翼/机翼耦合系统坐标系定义36-39
2.3 倾转旋翼/机翼耦合系统气弹动力学方程39-40
2.4 倾转旋翼气弹动力学模型40-46
2.4.1 桨叶弹性虚位能40-41
2.4.2 桨叶虚动能41-44
2.4.3 桨叶气动力虚功44-45
2.4.4 桨毂虚位能45-46
2.5 倾转短舱模型46
2.6 弹性机翼模型46-50
2.6.1 弹性机翼有限元建模46-49
2.6.2 矩形截面盒形机翼大梁翘曲函数49-50
2.7 带有动态尾迹弯曲修正的广义动态入流模型50-57
2.7.1 非线性广义动态入流模型50-53
2.7.2 非线性广义动态入流模型的动态尾迹弯曲修正53-57
2.8 Leishman—Beddoes 时域非定常动态失速模型57-61
2.8.1 Leishman 附着流非定常剖面气动力状态方程58-59
2.8.2 Leishman-Beddoes 亚音速可压缩流非线性动态失速气动模型59-61
2.9 倾转旋翼/机翼气弹耦合时域综合模型61-65
2.9.1 气弹耦合动力学方程集成62-63
2.9.2 倾转旋翼/机翼耦合系统气弹动力学浅析流程63-65
2.10 本章小结65-66
第三章 倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学模型验证66-89
3.1 先进几何外形桨叶结构动力学模型验证66-72
3.1.1 自由-自由模态浅析67-69
3.1.2 根部固支模态浅析69-72
3.2 万向铰式倾转旋翼整体模态测量72-78
3.2.1 模态试验模型及试验设备72-73
3.2.2 模态试验策略及历程73-75
3.2.3 模态试验结果与浅析75-78
3.3 复合材料梁静特性浅析78-82
3.4 Leishman-Beddoes 非线性动态失速气动模型算例82-84
3.5 广义动态入流模型算例浅析84-88
3.6 本章小结88-89
第四章 倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学试验探讨89-106
4.1 引言89
4.2 倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学试验模型与试验设备89-95
4.2.1 试验模型89-94
4.2.2 试验测试设备94-95
4.3 倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学试验探讨及结果浅析95-105
4.3.1 倾转旋翼/机翼耦合系统过渡状态气弹动力学试验探讨及结果浅析95-100
4.3.2 模型改善后的倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学试验探讨及结果浅析100-105
4.4 本章小结105-106
第五章 倾转旋翼/机翼气弹耦合瞬态响应仿真浅析106-122
5.1 引言106-107
5.2 倾转旋翼/机翼气弹耦合倾转过渡瞬态响应仿真浅析107-115
5.2.1 零前进比下固定桨距和旋翼转速的倾转过渡瞬态响应107-110
5.2.2 前飞时固定桨距和旋翼转速的倾转过渡瞬态响应110-113
5.2.3 前飞时变桨距及变旋翼转速的倾转过渡瞬态响应113-115
5.3 倾转旋翼/机翼气弹耦合回转颤振机理瞬态响应仿真浅析115-119
5.4 气弹剪裁对于回转颤振抑制浅析119-121
5.5 本章小结121-122
第六章 倾转旋翼/机翼气弹耦合稳定性探讨122-146
6.1 引言122
6.2 倾转旋翼回转颤振参数影响探讨122-138
6.2.1 机翼及短舱动力学设计参数对回转颤振边界影响125-131
6.2.2 旋翼动力学设计参数对回转颤振边界影响131-138
6.3 摆振柔软倾转旋翼气动机械稳定性探讨138-145
6.3.1 摆振柔软倾转旋翼直升机方式气动机械稳定性探讨138-140
6.3.2 摆振柔软倾转旋翼过渡方式气动机械稳定性探讨140-143
6.3.3 摆振柔软倾转旋翼飞机方式气动机械稳定性探讨143-145
6.4 本章小结145-146
第七章 全文总结与展望146-149
7.1 本论文探讨工作总结146-147
7.2 主要革新点147-148
7.3 后续探讨工作展望148-149
参考文献149-157
致谢157-158
在学期间的探讨成果及发表的学术论文158-159
探究旋翼倾转旋翼/机翼气弹耦合动力学
更新时间：2024-01-22
作者：用户投稿
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