基于液弹吸振器的旋翼桨叶摆振载荷抑制研究

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1、中图分类号：V214.3+3论文编号：102870115-S208学科分类号：082501硕士学位论文基于液弹吸振器的旋翼桨叶摆振载荷抑制研究研究生姓名陈俊伟专业类别飞行器设计专业领域直升机动力学与控制指导教师韩东副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年四月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringLagwiseLoadsReductionofRotorBladesbyFluidlasticAbsorbersAThesisi

2、nFlightVehicleDesignbyChenjunweiAdvisedbyProf.HanDongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入

3、有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要采用摆振柔软旋翼的直升机在某些状态下容易发生“地面共振”和“空中共振”，为了保证直升机的安全，需要在旋翼桨叶根部和机体起落架上安装阻尼器。摆振刚硬旋翼的一阶摆振固有频率大于1/rev，使直升机有效地避免了以上风险，但同时也会带来低阶交变载荷过大的问题。为降低摆振刚硬旋翼摆振方向的低阶载荷，本文通过在旋翼桨叶尖部嵌入液弹吸振器，利用Lagrange方程建立了旋翼桨叶/液弹吸振器的耦合动力学模型，研究了液弹吸振器对旋翼桨叶低阶摆振弯曲载荷的抑制效果

4、，以及吸振器结构参数对载荷抑制效果的影响，并与弹性吸振器作了对比分析。在理论研究的基础上，进行了液弹吸振器的设计。为了验证嵌入式弦向吸振器抑制旋翼摆振方向载荷的可行性，设计了一套模型试验系统，该试验系统包括旋翼系统、吸振器系统、驱动系统和数据采集系统等。调节模型桨叶根部弹性片的厚度可改变其摆振固有频率，进而达到桨叶摆振刚硬的设计要求；吸振采用质量/弹簧系统，通过调节弹簧参数可改变吸振频率；通过在桨叶尖部施加旋转偏心质量块产生激振力，调节其旋转速度可改变激振频率。根据试验要求确定了各试验仪器和试验件的参数，并对试验件进行了强度校核。最后通过对旋翼桨叶的动力学特性分析，确定了旋

5、翼系统结构参数设计的可行性。关键词：旋翼，桨叶，摆振刚硬，载荷抑制，液弹吸振器，试验设计，强度校核1ABSTRACTForhelicopterswithsoftin-planerotors,groundandairresonanceinstabilitycanoccurundercertainconditions.Dampershavetobeaddedtothebladerootandthefuselagelandinggearsystems.Sincethefundamentallagfrequencyratiosofstiffin-planerotorsareabov

6、e1.0,theseinstabilityproblemsdonotoccur.However,thelowerharmonicsteadyloadsofstiffin-planerotorbladescanbeverylargeduetothehighstiffness.Inordertoreducethelowerharmoniclagwiseloadsofstiffin-planerotors,fluidlasticabsorbersareembeddedinthebladecavityatthebladetips.Thecoupleddynamicmodelingo

7、frotorbladeandfluidlasticabsorberisderivedbyusingLagrange'sequation.Theeffectofthefluidlasticabsorberonthelagwiserootbendingmomentisinvestigated.Parametricstudiesareconductedtoexploretheinfluenceoftheabsorberontheperformance,andtheperformancecomparisonsbetween