基于叶间布置的球柔性缩比模型桨毂阻尼器设计与分析

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1、总第176期2013年第3期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．176No．32013文章编号：1673-1220(2013)03-026-03基于叶间布置的球柔性缩比模型桨毂阻尼器设计与分析赵青，黄文俊，杨广勇(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要主要介绍了叶间布置的球柔性缩比模型桨毂阻尼器的设计与分析，解决了由于缩比模型桨毂尺寸小，阻尼器难布置，以及与4米模型旋翼试验台“地面共振”的问题，设计出合适的阻尼器尺寸和满足要求的性能参数。关键词直升机；缩比模型桨毂；阻尼器；地面共振中图分类号：v229文献标识码：ADesignan

2、dAnalysisofDamperInstalledBetweenBladesBasedonSphericalFlexibleScaleModelHubZHAOQing，HUANGWenjun，YANGGuangyong(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen，333001)AbstractThispaperintroducedthedesignandanalysisofdamperinstalledbetweenbladesbasesonsphericalflexiblescalemodelh

3、ub．ThedifficultiesofimtallmentweresettledasthesizeofthescalemodelhubWassmall，andtheproblemofgroundresonancewith4metersmodelrotortest·bedWasalsosetded．Appropriatesizeofthedamperandperformancepartuneterswhichmeetrequirementweredesigned．Keywordshelicopter；scalemodelhub；damper；groundresonanc

4、e0引言粘弹阻尼器采用高强度、高阻尼、抗疲劳的硅橡胶与金属粘结的夹层结构，高阻尼硅橡胶材料的剪切变形会提供相应的弹性刚度和阻尼刚度。在五支臂球柔性缩比模型旋翼设计研究中，粘弹阻尼器的设计不仅在尺寸上要满足与相关零件的运动协调，在弹性刚度性能上满足旋翼动力学要求，还要在阻尼刚度性能上满足模型旋翼阻尼特性与模型试验台架的刚度、阻尼特性协调，避免“地面共振”。本文将在性能设计时充分考虑“地面共振”的稳定裕度对粘弹阻尼器阻尼刚度范围的要求，以及旋翼动力学对粘弹阻尼器弹性刚度的要求，快速准确地选定粘弹阻尼器的性能参数。收稿日期：2013—03—21作者简介：赵青(1988一)，女

5、，四川广安人，硕士在读，主要研究方向：桨毂设计2013年第3期赵青，黄文俊，杨广勇：基于叶间布置的球柔性缩比模型桨毂阻尼器设计与分析‘27·1粘弹阻尼器设计方法粘弹阻尼器的设计重点是其弹性刚度和阻尼刚度要综合考虑旋翼动力学和“地面共振”的要求。之前的设计是在确定粘弹阻尼器弹性刚度的基础上，通过选择一定损耗角的橡胶材料，推算其阻尼刚度代入“地面共振”计算，确定是否满足“地面共振”要求。若不满足要求，重新设计损耗角和阻尼刚度，设计反复直至满足“地面共振”要求。本文拟采用直接设计法，粘弹阻尼器阻尼刚度根据计算直接选定。利用某模型旋翼装4米模型旋翼试验台桨毂中心动特性试验数据，

6、结合模型旋翼特性数据，直接确定满足“地面共振”要求的阻尼刚度范围，避免设计反复。1．1粘弹阻尼器结构布置设计由于多支臂的模型桨毂尺寸小，零部件空间位置难以布置，结构之间容易发生运动干涉，在设计阻尼器结构尺寸时，应充分考虑以上因素。五支臂球柔性缩比模型旋翼中粘弹阻尼器采用叶间布置。相比传统常规式布置，在既定的桨毂半径的条件下结构布置的空间大；粘弹阻尼器的作用力臂大；在桨叶集合型运动时粘弹阻尼器不会产生额外的载荷。粘弹性阻尼器旋转平面节点布置，主要考虑桨叶在运动包线范围内，阻尼器不与摇臂发生任何干涉，并应留有至少8mm的运动间隙。根据这一原则，应进行空间运动协调，初步选定阻

7、尼器旋转平面节点位置，确定球轴承中心到阻尼器的力臂￡。1．2粘弹阻尼器弹性刚度设计粘弹阻尼器主要的功能是为旋翼桨叶的摆振运动提供足够的阻尼，防止发生“地面共振”。但是由于橡胶材料本身的粘弹性特性，在提供结构阻尼的同时会附加弹性刚度，从而影响旋翼的摆振一阶频率，如下式所示¨o：加～0)i一8压互iIⅢ坫一Q一飞／L。，，．Q2对于球柔性桨毂，桨毂支臂的摆振角刚度k。是由弹性轴承的摆振角刚度k。。和阻尼器的摆振角刚度忌＆并联。阻尼器的摆振角刚度可以用阻尼器的摆振线刚度进行等价换算。k6=k6l+k，k越=后

8、

9、}2L2根据缩比旋翼的结构尺寸参