電控旋翼動(dòng)力穩(wěn)定性研究.pdf

1、電控旋翼是本世紀(jì)初提出的一種新概念旋翼系統(tǒng)，它通過控制伺服襟翼實(shí)現(xiàn)旋翼操縱，大大簡(jiǎn)化了直升機(jī)操縱系統(tǒng)，是旋翼系統(tǒng)未來發(fā)展方向之一。但后緣襟翼的引入和結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變使得電控旋翼動(dòng)力穩(wěn)定性問題更為突出。本文針對(duì)電控旋翼系統(tǒng)，通過建立相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)分析模型，進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)及穩(wěn)定性分析，總結(jié)了電控旋翼動(dòng)力穩(wěn)定性的特點(diǎn)及規(guī)律。本文主要研究?jī)?nèi)容包括：
　?。?）基于Theodorsen準(zhǔn)定常氣動(dòng)力模型和Black&White入流模型建立了電控旋翼

2、空氣動(dòng)力學(xué)模型。
　?。?）基于廣義Hamilton變分原理分別建立了電控旋翼揮舞/變距耦合、揮舞/擺振耦合以及擺振/變距耦合動(dòng)力學(xué)分析模型。利用瞬態(tài)響應(yīng)分析法分析了電控旋翼槳葉揮舞/擺振和擺振/變距耦合動(dòng)力穩(wěn)定性，通過采用OA212翼型的電控旋翼槳葉試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所建立模型的正確性。采用線化特征值分析法分析了電控旋翼揮舞/擺振耦合動(dòng)力穩(wěn)定性，通過采用NACA23012翼型的無鉸式旋翼進(jìn)行了類比驗(yàn)證。
　?。?）以采用OA2

3、12翼型的電控旋翼槳葉為算例，分析了旋翼轉(zhuǎn)速、有效重心位置、前進(jìn)比、槳根扭轉(zhuǎn)剛度等參數(shù)對(duì)電控旋翼槳葉揮舞/變距耦合動(dòng)力穩(wěn)定性的影響，分析結(jié)果表明：電控旋翼槳葉在轉(zhuǎn)速較低、有效重心位置靠近前緣、飛行速度較小或者槳根扭轉(zhuǎn)剛度較大情況下不易發(fā)生揮舞/變距耦合動(dòng)不穩(wěn)定性。以采用改裝的NACA23012翼型的無鉸式電控旋翼為算例，分析了旋翼轉(zhuǎn)速、前進(jìn)比以及槳葉預(yù)安裝角對(duì)電控旋翼揮舞/擺振耦合動(dòng)力穩(wěn)定性的影響,分析結(jié)果表明：懸停狀態(tài)下，旋翼轉(zhuǎn)速在特

4、定值（揮舞基階固有模態(tài)頻率與擺振基階固有模態(tài)頻率接近時(shí)）或者槳葉預(yù)安裝角較大時(shí)電控旋翼易發(fā)生揮舞/擺振耦合動(dòng)不穩(wěn)定性；前飛狀態(tài)下，飛行速度對(duì)電控旋翼揮舞/擺振耦合動(dòng)力穩(wěn)定性影響不大。以采用OA212翼型的電控旋翼槳葉為算例，分析了旋翼轉(zhuǎn)速、預(yù)錐角、前進(jìn)比和槳根扭轉(zhuǎn)剛度等參數(shù)對(duì)電控旋翼槳葉擺振/變距耦合動(dòng)力穩(wěn)定性的影響，分析結(jié)果表明：電控旋翼槳葉在轉(zhuǎn)速較低、旋翼預(yù)錐角較小、飛行速度較小或者槳根扭轉(zhuǎn)剛度較大情況下不易發(fā)生擺振/變距耦合動(dòng)不穩(wěn)