前行桨叶概念旋翼气动弹性响应分析

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1、总第181期2014年第4期直升机技术胍uC0mR7rECHNIQuETotalNo．181No．42014文章编号：1673．1220(2014)04．00l旬8前行桨叶概念旋翼气动弹性响应分析陈全龙，凌爱民，朱艳，王文骏(中国直升机设计研究所直升机旋翼动力学重点实验室，江西景德镇333001)摘要基于cFD／csD松耦合策略，建立了前行桨叶概念(ABc)旋翼气动弹性分析方法。cFD计算中以非定常Euler／N—s方程为控制方程，通过动态重叠网格及动网格方法实现桨叶的运动及变形；桨叶结构模型通过中等变形梁理论得到；cF

2、D和csD数据每隔一个旋转周期交换一次。以xH一59A直升机为例，对不同前飞速度下的旋翼效率进行了分析，计算结果与试验值吻合良好。然后对旋翼振动载荷、桨尖间距、升力偏移量及桨叶载荷进行了分析，研究了前飞速度、旋翼交叉角、提前操纵角等参数对上述动力学性能的影响。该文方法具有很好的分析精度和工程适用性，分析结果可为前行桨叶概念旋翼设计提供重要参考。关键词前行桨叶概念旋翼；CFD／csD耦合；旋翼动力学；气动弹性中图分类号：V211．52文献标识码：AAeroel嬲ticR电spo璐eAmlysisforAdva眦ingBla

3、deConceptRot0璐CHENQuaIllong，UNGAiIIling，ZHUYan，WANGWenjun(Science锄d’Ik}IIlology∞RotorcmftAemn瑚h趴icsLabom∞ory，咖mHelic叩terResearchAndDevel叩memI璐6tIlte，Jin8dezhen333001，ClIi眦)Abst瑚uctBasedontlleloosecoupledCn)／CSDsim蜥on，an舱r∞l船ticrespon鸵analysismetll-odforadv卸cingbl

4、adeconceptmtorsw酗developed．neunsteadyEuler／N—SequatioIlswereusedinCFDanalysis，andtheoversetgridanddyn锄ic甜dtechniqueswereimpkmentedtosimulatetlIeblademotionanddefbnnation．Thesnucturemodelofbladeswasest丑lblishedbvmodenltedenectionbeamtheory．TheCFDaIldCSDresUdtsexch

5、angedaftereachrotationcycles．neXH一59Ah出-copterw鹊tal【en鹬ex砌ple，theaemdynaInicped’o咖anceondiffbrentai瑚peedh鹊beenstudied，andtlleresuhsfiningweU稍tlltllefligllttestdata．Thentlleinfluencesofp删neterssuch踮tllefor-wardspeed，cmssoveraJlgle，肌dcontmlph鹊eandeontllerotorvibrat

6、ionloads，tipcle嗽nce，moffsetandblademotloadswereinvestigated．Thismetllodw鹊acc毗砒e舳dpracdcal，tlleresultscouldpro、rideimport龃tb商sf矗advancingbladeconceptmtordesigIling．Keyw叫dsadvaTlcingbladeconceptm1【or；CFD／cSDcouphng；rotordyllamics；删蕊e畸收稿日期：2014一08—28基金项目：863计划现代交通技术

7、领域先进直升机技术主题项目(2012从112201)。作者简介：陈全龙(1985一)，男。湖北咸宁人，博士，工程师，主要研究方向：直升机全机动力学。·2·直升机技术总第18l期O引言对高速直升机的追求由来已久，前行桨叶概念(ABC)旋翼正好能满足这一要求，并同时保留了直升机最重要的特点——悬停和低速性能。ABc旋翼系统包括一对共轴、反转、刚性的无铰旋翼，在大速度前飞时，主要由两副旋翼的前行桨叶来产生升力，后行桨叶被卸载，从而避免了后行桨叶失速所引起的速度和载荷因数限制。该构型能显著提高前飞速度和旋翼效率，同时也带来了很多

8、新的动力学问题。20世纪70年代，西科斯基公司设计制造了ABC旋翼验证机XH一59A，并进行了大量的飞行试验¨]。随后许多学者对ABc旋翼的动力学问题进行了研究心‘5J，但主要以分析整理xH一59A的飞行试验数据为主，或采用非常简化的模型，对其飞行品质及动力学问题进行仿真分析。近几年，随着西科斯基公司)(2技术验证机