多片后缘小翼对直升机旋翼桨叶动态失速及桨毂振动载荷的控制

《多片后缘小翼对直升机旋翼桨叶动态失速及桨毂振动载荷的控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252013Vol34No51083-1091ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：#hkxb．buaa，eduCRhkxb@buaaedu．cn多片后缘小翼对直升机旋翼桨叶动态失速及桨毂振动载荷的控制王荣，夏品奇*南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016摘要：减缓直升机后行桨叶动态失速发生、降低直升机桨毂振动载荷是提高直升机飞行速度、改进直升机飞行性能的重要途径。本文研究了直升机在高速高载情况下利用多片受控的桨叶后缘小翼对直升机的

2、后行桨叶动态失速和桨毂振动载荷同时进行控制的有效方法。建立了弹性桨叶和后缘刚性小翼的结构动力学模型。桨叶剖面气动载荷采用Leish—manBeddoes二维非定常动态失速模型计算，后缘小翼剖面气动载荷采用Hariharan-Leishman二维亚声速非定常气动模型计算。采用伽辽金和数值积分相结合的方法求解旋翼系统的气弹响应。建立了有效的多片后缘小翼控制策略和控制方法，分析了3片后缘小翼的运动规律及对后行桨叶动态失速和桨毂振动载荷的控制效果，结果表明利用多片小翼的运动是控制桨叶动态失速和桨毂振动载荷的有效方法。关键词：直升机旋翼；动态失速；桨毂振

3、动；多后缘小翼；控制中图分类号：V275+．1文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)051083—09直升机智能桨叶是直升机发展的新技术n]，其原理是通过优化气动载荷在桨盘不同方位角和沿桨叶展长上的分布，改善桨叶的载荷情况，提高直升机的性能。桨叶后缘附加小翼是智能旋翼桨叶的形式之一，其研究方向包括：利用小翼摆动产生一阶控制力改进直升机的操纵系统[2]；利用高频小翼摆动产生的高阶载荷，降低稳态飞行状态下的桨毂振动载荷[33；通过不同位置小翼的配合运动，优化桨叶的结构载荷，延长桨叶的结构寿命[41等。后缘小翼对直升机多方面性能均有改

4、善，针对不同的优化目的，多方面综合改善直升机性能，发挥后缘小翼的多功能特性也应成为桨叶后缘小翼的研究方向。直升机旋翼是旋转气动面，桨叶上的振动载荷会通过桨毂以及传动系统传至机身。在高速高载及机动飞行的情况下，旋翼后行桨叶会出现严重的动态失速现象，在相应桨叶段上产生附加的气动冲击载荷，激发桨叶振动，导致桨毂及机身振动载荷的异常增大，随着旋翼桨盘载荷的提高，动态失速发生的范围和强度都将变大，最终桨盘载荷将无法进一步增加，成为限制直升机飞行包线的因素之一。翼型的动态失速原因是翼型前缘形成脱体涡，产生附加的非定常气动载荷，因此动态失速控制的研究大都集中

5、于翼型前缘[5。8]，着眼于改变翼型前缘形状或添加附加装置，改善翼型的动态失速特性。但是由于桨叶属细长梁结构、旋转气动面处在非定常气动环境中，这些方法在直升机桨叶上实现都比较困难凹]。后缘小翼对翼型动态失速气流控制的实验研究显示u⋯，只有低头偏转的收稿日期：2012—06—11；退修日期：2012—07—16；录用日期：2012。08．21；网络出版时间：2012—09—1817：12网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／11．1929V20120918．1712002html基金项目：国家自然科学基金(51075208)

6、*通讯作者Tel：025—84895795E-mail：xiapq@nuaa．educn韵甩格式：WangR，XiaPQjControlofhelicopterrotorbladedynamicstallandhubvibrationloadsbymultipletrailingedgeflaps．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2013，34(5)：1083—1091王荣，夏品奇．多片后缘小翼对直井机旋翼桨叶动态失速及桨彀振动载荷的控毹．航空学报，2013，34(5)：1083．10．91航空学报May

7、'252013V01．34No．5后缘小翼会对已发生动态失速的翼型气动载荷产生影响。文献[11]和文献Elz]对单片后缘小翼分别控制桨毂振动载荷及后行桨叶动态失速开展了研究，并取得了较好的控制效果。由于旋翼工作过程中同时会遇到动态失速和桨毂振动问题，因此，同时解决这2个问题对提高直升机性能非常重要。本文在前期单片后缘小翼研究[1卜121的基础上，又进一步研究了采用多片后缘小翼同时对后行桨叶动态失速和桨毂振动载荷进行控制的有效方法，并建立了有效的多片后缘小翼控制策略和控制方法。采用弹性桨叶和刚性后缘小翼的结构动力学模型以及二维非定常动态失速气动载

8、荷模型，在桨叶的不同展长位置布置3片后缘小翼，分为2种运动规律。在直升机高速高载的前飞状态下，针对发生在后行桨叶上的动态失速和桨毂上的高阶振动载荷，同