新型横列式直升机旋翼机翼耦合系统动特性及动响应分析

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1、中图分类号：V215论文编号：102870115-S250学科分类号：0825Z1硕士学位论文新型横列式直升机旋翼/机翼耦合系统动特性及动响应分析研究生姓名袁红学科、专业航空宇航科学与技术（直升机工程）研究方向直升机动力学指导教师夏品奇教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringDynamicCharacteristicsandResponseAnalysisofCoupli

2、ngRotor/WingSystemofSide-by-SideHelicopterAThesisinAerospaceScienceandTechnology(HelicopterEngineering)byYuanHongAdvisedbyProfessorXiaPinqiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引

3、用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将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、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文针对一种新构型的横列式直升机，阐述了其优越性及独特的操纵方式，与常规单旋翼带尾桨式直升机相比，该型直升机采用了万向铰桨毂，旋翼无周期变距，操纵更为简单。与此同时，横列式

4、直升机的旋翼、翼墩和机翼之间的耦合效应较一般直升机更复杂，对其动力学建模和动特性的分析一直是横列式直升机动力学设计的难点。针对该构型直升机，本文基于哈密顿原理，采用多体动力学方法描述各动力学部件空间运动关系，建立了半展横列式直升机旋翼/机翼耦合动力学分析模型，并在建模的过程中充分考虑了横列式直升机弹性旋翼和弹性机翼之间的惯性及结构耦合。基于该耦合动力学模型，分别计算了桨叶、旋翼系统和机翼子系统的动特性，计算结果与参考文献中的分析结果和试验数据吻合良好，验证了本文所建立模型的正确性。在此基础上，对旋翼/机翼耦合系统动特性进行研究，分析了结构参数对于耦合系统的固有特性

5、影响。最后，为进一步研究旋翼和机翼之间耦合动特性，建立了旋翼/机翼气弹耦合动力学模型，给出了耦合系统动响应的求解方法，分别对悬停和前飞两种状态下非线性耦合系统的动响应进行了计算，并对旋翼/机翼耦合特性进行了分析，得到一些有意义的结论，这些研究结论对于新型横列式直升机进一步动特性的研究具有一定的参考意义。关键词：横列式直升机，万向铰桨毂，哈密顿原理，多体动力学，耦合动特性，动响应I新型横列式直升机旋翼/机翼耦合系统动特性及动响应分析AbstractConsideringanewconfigurationofside-by-sidehelicopter,itssupe

6、riorityandmanipulationareclarified.Comparingwithconventionalhelicopterwithatailrotor,theconfigurationandmanipulationofthenewside-by-sidehelicoptercyclic-lesspitchrotorwithagimbalhubiseasier.However,thecouplingeffectsbetweenrotorandwingaremorecomplexthanageneralhelicopter.Thedynamicmod

7、elofside-by-sidehelicopteranditsdynamiccharacteristicshavealwaysbeendifficultinhelicopterdynamicdesigningprogress.Inthisthesis,basedonHamiltonprinciple,thedynamicanalysismodelofsemi-spanside-by-sidehelicopterisestablishedbythemulti-bodydynamicswithconsiderationsofcomplexcouplingsbetwe

8、enela