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倾转旋翼机气弹响应及稳定性若干问题研究

作　者: 贾大伟
导　师: 韩景龙
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 工程力学
关键词: 倾转旋翼机 气动弹性 螺旋颤振 直升机模式 飞机模式 动力入流
分类号: V211.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 212次
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内容摘要


倾转旋翼机是集传统直升机和固定翼飞机优点于一身的一种新型的飞行器,具有广阔的应用前景。但倾转旋翼机的机翼、短舱、旋翼间的耦合效应较一般直升机复杂,其气动弹性及稳定性问题的研究也显得更为重要。本文可分为两部分。在第一部分中,推导了刚体桨叶、刚体短舱和弹性桨叶的倾转旋翼机飞机模式的模型,分析了倾转旋翼机系统的频率和阻尼特性,结论与参考资料吻合良好;利用已有的模型,分析了系统一些重要参数,如桨叶频率和机翼频率,对系统螺旋颤振稳定性的影响;计算了典型前飞速度时的系统对初始条件的响应。建立了直升机模式的非线性分析模型,计算了系统对初始条件的响应,得到了系统的稳态解。在第二部分中,利用梁模型,建立了弹性桨叶和弹性机翼的有限元模型,计算了弹性桨叶和弹性机翼的固有特性(固有频率和固有振型),结果与UMARC的分析结果一致;建立了弹性桨叶的倾转旋翼机飞机模式和直升机模式统一的非线性有限元分析模型,引入动力入流,模拟旋翼气动力的非定常特性,计算了飞机模式和直升机模式非线性系统对初始条件的响应,判断了系统的稳定性。相对于国外大量的倾转旋翼机气动弹性方面的研究,国内在这方面的研究还有待深入,因此本文的研究成果对于我国倾转旋翼机的研究、设计将具有一定的参考意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-18
第一章 绪论  18-24
  1.1 国内外研究现状  19-22
  1.2 本文的主要研究内容及方法  22-24
第二章 倾转旋翼机螺旋颤振研究  24-48
  2.1 前飞模式倾转旋翼机的数学模型  24-33
    2.1.1 短舱和旋翼结构模型  24-26
    2.1.2 旋翼气动力模型  26-30
    2.1.3 机翼模型  30-33
    2.1.4 倾转旋翼机动力学方程  33
  2.2 倾转旋翼机系统的频率和阻尼特性  33-39
  2.3 系统参数对系统稳定性的影响  39-45
    2.3.1 桨叶频率对系统稳定性的影响  39-41
    2.3.2 机翼刚度对系统稳定性的影响  41-43
    2.3.3 万向铰自由度  43-45
  2.4 典型前飞速度时系统对初始条件的响应  45-47
  2.5 本章小节  47-48
第三章 倾转旋翼机直升机模式时系统的气弹响应计算  48-64
  3.1 倾转旋翼机动力学建模  48-58
    3.1.1 运动学描述及坐标系  48-52
    3.1.2 倾转旋翼机动力学方程  52-53
    3.1.3 旋翼能量表达式  53-57
    3.1.4 旋翼动力学方程  57
    3.1.5 倾转旋翼机动力学方程集合  57-58
  3.2 直升机模式系统对初始条件的响应  58-63
    3.2.1 悬停时系统对初始条件的响应  58-60
    3.2.2 前飞时系统对初始条件的响应  60-63
  3.3 本章小节  63-64
第四章 桨叶（机翼）基本特性研究  64-82
  4.1 物理模型及坐标系  64-66
  4.2 桨叶动力学方程  66-78
    4.2.1 无量纲化和量级规定  66-67
    4.2.2 能量表达式  67-71
    4.2.3 离散化桨叶动力学方程  71-78
  4.3 机翼动力学方程  78
  4.4 桨叶和机翼的固有特性计算  78-81
    4.4.1 桨叶固有特性计算  78-80
    4.4.2 机翼固有特性计算  80-81
  4.5 本章小节  81-82
第五章 弹性桨叶倾转旋翼机系统的气弹响应计算  82-107
  5.1 倾转旋翼机动力学建模  82-96
    5.1.1 运动学描述及坐标系  82-85
    5.1.2 倾转旋翼机动力学方程  85
    5.1.3 系统能量表达式  85-87
    5.1.4 系统结构模型  87-90
    5.1.5 系统气动力模型  90-96
  5.2 倾转旋翼机系统对初始条件的响应  96-106
    5.2.1 飞机模式系统对初始条件的响应  98-100
    5.2.2 直升机模式系统对初始条件的响应  100-106
  5.3 本章小节  106-107
第六章 总结与展望  107-109
  6.1 本文的主要工作  107
  6.2 未来工作的展望  107-109
参考文献  109-112
致谢  112-113
在学期间的研究成果及发表的学术论文  113

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 基础理论及试验 > 空气动力学 > 飞机空气动力学
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