典型飞行状态下的旋翼振动载荷计算与分析

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1、第43卷第3期2011年6月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics＆AstronauticsV01．43No．3Jun．2011典型飞行状态下的旋翼振动载荷计算与分析孙韬1谭剑锋2王浩文2(1．南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，南京，210016；2．清华大学航天航空学院，北京，100084)摘耍：建立了基于秉性多体动力学思想的综合气弹分析方法，以SA349／2“小羚羊”直升机为算倒，对其典型飞行状态，包括一个小前进比状态，一个大前进比状态以及一个高速稳态转弯状态进行栽荷计算。对于两个稳态前飞状态，

2、采用自由尾迹模型计算诱导入流，通过配平迭代获得旋翼载荷；对于稳态转弯状态，将实测配平量作为输入量，采用Glauert线性入流模型计算诱导速度。在与试飞数据以及CAMRADII计算结果的对比中，稳态前飞状态的计算结果与实测数据吻合较好，与CAMRADII精度相当；对于接近飞行极限的高速转弯状态，本文计算值捕捉到了动态失速条件下旋翼载荷变化的主要特征。关键词：直升机旋翼；综合气弹分析方法；气动栽荷；结构栽荷中图分类号：V214．3文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)03—0302—06PredictionandAnalysisofRotorVibrati

3、onLoadsinTypicalFlightConditionsSunTa01，TanJianfen92，WangHaowen2(1．ScienceandTechnologyonRotorcraftAeromechanicsLaboratory，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China；2．SchoolofAerospace，TsinghuaUniversity，Beijing，100084，China)Abstract：Thispaperpresentspredictionsof

4、boththerotorairloadsandstructuralloadsusingacompre-hensiveanalysisbasedonflexiblemultibodydynamicsmethod．ThreetypicalflightconditionsofSA349／2helicopterareinvestigated：transitionspeed，highspeedandsteadyturn．Fortwosteadyforwardflightconditions，freewakemodelandtrimprocedureareused．Glauert

5、linearinflowandtrimdatafromflighttestsareusedatsteadyturn．CalculationresultsarecomparedwithmeasureddatafromflighttestsandcalculationsobtainedusingCAMRADII．Generally，therearegoodagreementsinforwardflightcondi～tions．Forsteadyturn，thecalculationresultcapturesthemaincharacteristicsofrotor10

6、adscausedbydynamicstall．Keywords：helicopterrotor；comprehensiveaeroelasticityanalysis；airloads；structuralloads准确地预估旋翼载荷是直升机设计领域长期面对的难题。复杂的气流环境、非线性结构弹性变形、桨叶大幅度的刚体运动、非定常气动力以及这些因素之间的耦合效应，使旋翼载荷的变化规律难以把握。建立满足工程要求、快速、准确的载荷计算方法，能够有效缩短研制周期，规避项目风险，对于促进直升机设计技术的发展具有十分重要的意义。近30年来，随着计算技术的突飞猛进，国外相继出现了

7、CAMRAD[1]，UMARC[纠，2GCHASc31等直升机综合气弹分析软件。通过不断地将计算值与试飞实测数据比对，各综合软件得到修正与改进，功能不断完善，并逐步应用于更深层次的设计领域之中，成为型号研制的有力工具。在国内，王浩文等“]建立了直升机旋翼综合气收稿日期：2010一II一16；修订日期：2011-03—16通讯作者：王浩文，男，教授，博士生导师，E—mail：bobwang@tsinghua．edu．cn。第3期孙韬，等：典型飞行状态下的旋翼振动载荷计算与分析303弹分析方法。本文在此方法的基础上，应用多体动力学建模方法，引入自由尾迹模