共轴双旋翼直升机旋翼2f机体耦合动稳定性分析

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文研究了共轴双旋翼直升机在地面工作时的旋翼/机体耦合系统的动稳定性。首先建立了共轴式直升机旋翼/机体耦合系统动力学分析模型，其中旋翼模型采用根部加弹簧的刚性桨叶，考虑桨叶挥舞和摆振自由度，采用气动干扰因子描述上下旋翼的气动干扰，桨盘处诱导速度采用均匀入流模型；机体模型中考虑横向、纵向平移及俯仰、滚转4个自由度，用牛顿法推导该分析模型的动力学方程组，并利用小扰动假设对其进行线化处理，得到系统的扰动运动方程。然后通过特征值计算，对共轴式直升机旋翼/机体耦合系统的固有特性及动

2、稳定性进行分析，并给定摆振运动的角度作为初始条件，分析系统各模态的时域响应特性。最后利用机械动力学仿真软件Adams对共轴式直升机旋翼/机体耦合动稳定性进行验证分析，在Adams/View中建立参数相同的共轴式直升机模型，对系统动不稳定的转速范围以及上下旋翼高度差对系统动稳定性的影响进行研究，得到的结论与本文建立的理论模型分析结论基本吻合，验证了理论建模的有效性和计算的准确性。本文的研究表明，上旋翼的摆振后退型与机体滚转模态的耦合是主要的动不稳定源，下旋翼的存在会加剧系统的动不稳定性。对共轴式直升机的系

3、统动稳定性产生的影响因素包括起落架刚度、上下旋翼高度差、机体质量等参数。本文的分析为共轴式直升机旋翼/机体耦合系统动力学设计提供理论指导。关键词：直升机，共轴双旋翼，动稳定性，旋翼/机体耦合，参数分析I万方数据共轴双旋翼直升机旋翼/机体耦合动稳定性分析AbstractTheintentionofthispaperistoinvestigatetherotor/fuselagecoupleddynamicstabilityofcoaxialhelicopterworkingontheground.Firs

4、tly,therotor/fuselagecoupleddynamicanalyticalmodelwasestablished,therigidbladewithrootspringoftherotormodelisofflapandlagdegreeoffreedom,aerodynamicinterferencefactorwasinducedtodescribetheinterferenceofupperandlowerrotor,thediscinducedvelocitywasmodeled

5、byuniforminflow.Thefuselagemodelisoflateral,longitudinal,pitchandrolldegreeoffreedom,governingequationsetsofthemodelwasdeducedbyNewtonmethod,andlinearizedbasedonthehypothesisofsmalldisturbancethentheperturbationequationswereobtained.Secondly,theanalysiso

6、frotor/fuselagenaturalcharacteristicsandstabilitywasconductedbyeigenvaluecalculationofcoaxialhelicopter,timehistoriesofthesystemwereresearchedwithgivenlagmotionastheinitialcondition.Atlast,thevalidationofprevioustheoreticalanalysiswasconductedbymechanica

7、ldynamicssimulationsoftwareAdams.TheinfluenceofrotationspeedanddistancebetweentheupperandlowerrotoronstabilityofthesystemwasgainedbythesameparameterizedmodelofthecoaxialhelicopterinAdams/View.Thesimulationshowedgoodagreementwiththetheoreticalresearchinth

8、iswork,andthevalidityandaccuracyofthetheoreticalmodelingwerevalidated.Theresultofinvestigationrevealthatthecouplingsofbackwardslagmotionofupperrotorandrollingmotionofthefuselageismainsourceofinstability,eventhelowerrotorma