帶后緣小翼的智能旋翼振動載荷抑制研究.pdf

1、旋翼復(fù)雜的工作環(huán)境導(dǎo)致直升機面臨嚴重的振動問題，帶后緣小翼的智能旋翼通過控制安裝在槳葉外側(cè)后緣處的小翼發(fā)生偏轉(zhuǎn)，改變旋翼的氣動力分布和槳葉的響應(yīng)，實現(xiàn)振動載荷控制的目的，是一種有效的直升機振動主動控制方法。開展帶后緣小翼的旋翼氣動彈性動力學(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)動力學(xué)模型與空氣動力學(xué)模型，對模型的準確性進行充分驗證，并結(jié)合優(yōu)化方法研究后緣小翼對旋翼振動載荷的抑制效果。
　　首先，開展了帶后緣小翼的旋翼動力

2、學(xué)建模研究，通過計算槳葉固有頻率及瞬態(tài)響應(yīng)，對動力學(xué)模型的精度進行驗證。建立了一套可以描述旋翼槳葉和后緣小翼復(fù)雜運動的坐標體系，考慮槳葉的剛體運動與彈性變形，推導(dǎo)后緣小翼和槳葉的動能；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)變能的表達式；推導(dǎo)氣動力等載荷對旋翼系統(tǒng)的做功表達式；根據(jù)Hamilton原理建立帶后緣小翼的旋翼動力學(xué)方程。
　　為準確計算旋翼氣動載荷，從旋翼流場計算和非定常氣動力計算兩方面

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

4、氣動力學(xué)模型，進行帶后緣小翼的旋翼氣動彈性問題研究。建立了氣動彈性分析、旋翼振動載荷計算的流程和方法，并研究后緣小翼對旋翼氣彈響應(yīng)的影響。在后緣小翼旋翼氣動彈性模型的基礎(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)化算法進行求解，研究后緣小翼對旋翼振動載荷的影響效果，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)計參數(shù)對旋翼系統(tǒng)的影響。
　　最后，進行帶后緣小翼的