基于直升机气动力学方程的旋翼系统稳定性分析

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1、分类号：Ｖ２２４学校代码：１０６９７密级：公开学号：２０１２３１４４０＾＾ＸＬＬ９ｏ２ＪｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔ，ＸＮｏｙ专业字位硕士ｉ２文＇ＳＰＥＣＩＡＬＩＺＥＤＭＡＳＴＥＲＳＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ基于直升机气动力学方程的旋翼系统稳定性分析‘学科名称：化学工程专业学位类别：工程领士作者：杨洋指导老师：淡勇教授西北大学学位评定委员会二〇一五年西北大学学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留

2、并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入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和汇编本学位论文同时，本人保证一，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章律注明作者单位为西北大学。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导教师签名：？么卓年月日月日，ｙ西北大学学位论文独创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及。据我所知取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰

3、写过的研究成果，也不包含为获得西北大一学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：ＩＴ年Ｚ月曰Ｉ？本篇论文的研究项目是在美国中央康涅狄格州立大学（ＣＣＳＵ）机械工程系与中国西北大学化工机械系于２０１４年共同合作至今，创建的关于直升机旋翼奖叶系统稳定性设计方面的课题一。在中美双方长达年。的合作研究过程中，得出诸多有效实用的实验结果和经验结论笔者一年时间内在参与其研究的，汇总综上结论，在双方指导教授的帮助下撰写了本篇文章。摘要一在直升机

4、旋翼系统的设计中，旋翼桨叶的稳定性和可控性是重要的考虑因素之。本篇文章基于直升机空气动力学中旋翼系统桨叶的挥舞变距稱合运动的理论方程，在其特殊飞行状态下（即悬停）建立旋翼系统的数学模型，利用ＭＡＴＬＡＢ软件简化计算过程得出其在特征矩阵方程下的解值并绘制相对的零级图来更加直观的判断系统的稳定性。本文通过改变建立的模型中桨叶的某些主要设计参数变量来分析观察直升机在悬停飞行状态中的稳定性，这里主要讨论挥变度Ｋｐ对旋翼模型稳定性能的影响，并得出相应的设计改进结论。文章的第四部分主要结合控制工程中所学到的现代控制系统理论，在Ｂ建立的旋翼模型的基础上，利用闭

5、环系统的特性和功能设计反馈校正补偿器，将模型一的不稳定状态通过整个系统控制器的设置转从而变得稳定。本文通过对直升机旋翼系统桨叶挥变稱合运动方程的理论分析出发，不仅仅考虑从改变其外型设计参数入手，同时还利用计算机系统研制能控制其内部硬件的补偿校正器，从多个方面提高直升机在悬停状态下桨叶运动的稳定性。面对直升机旋翼在飞行过程中复杂的运动形式和外界工况要求，现有的研究工作是建立在特殊理想条件下对旋翼桨叶运动展开的理论分析一些实际问题，还是不足以解决实际面临的。然而今后工作将主要集中在前飞工况下的稳定性研究和更高精度控制系统的研发，已继续证实本文的研究方

6、法和设计思路在直升机稳定性分析中的普遍适用性。关键词：直升机，旋翼，奖叶，挥舞变距親合运动，稳定性，控制系统ＩＡｂｓｔｒａｃｔＳｔａｂｉｌｉｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌａｒｅａｍｏｎｔｈｅｍｏｓｔｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅａｎａｌｓｉｓａｎｄｙｇｇｙｄｅｓｉｇｎｏｆｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｒｏｔｏｒ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｆｅａｔｈｅｒｉｎｇａｎｄｆｌａｐｐｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｍａｉｎｒｏｔｏｒｂｌａｄｅｓｂｙｃｈａｎｇ

7、ｉｎｇｓｏｍｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｙｍｂｏｌｓｖａｌｕｅｉｎｈｏｖｅｒ．Ｔｈｅｅｃｉｏｆ－ｏｂｔｖｅｔｈｅｒｏｅｃｔｉｓｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｓｔａｂｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｆｌａｉｎｇｆｅａｔｈｅｒｉｎｓｓｔｅｍｂｊｐｊｐｐｇｙｙｕｓｉｎｅｎｉｎｅｅｒｉｎｓｏｆｔｗａｒｅＭＡＴＬＡＢｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｌａｄｅｅｕａｔｉｏｎｓａｎｄｇｇｇｑａｎａｔ－ｅｌｙｚｅｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｒｅ