液压阻尼器对模型旋翼地面共振的影响

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1、第31卷2010正第11期11月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31NO．11NOV．2010文章编号：1000—6893(2010)11—2182—07液压阻尼器对模型旋翼地面共振的影响胡国才，柳泉，刘湘一(海军航空工程学院飞行器工程系，山东烟台264001)InfluenceofNonlinearHydraulicLagDamperonScaledRotorGroundResonanceHUGuocai，LiuQuan，LiuXiangyi(DepartmentofAirb

2、orneVehicleEngineering，NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，Yantai264001，China)摘要：分析了某采用定压阀和补油装置的液压阻尼器的非线性特性。对无铰式模型旋翼的地面共振稳定性进行了数值仿真研究，分析了两种不同的非线性液压阻尼器对地面共振稳定性的影响。结果表明：由于补油分配阀间隙的影响，阻尼器低速时的有效阻尼大大下降；在无阻尼器的模型旋翼稳定的转速区内，该阻尼器不能改善系统小扰动情况时的动稳定性；在无阻尼器的模型旋翼不稳定区内，系统将出现极限环

3、，且极限环幅值随补油分配阀间隙的增大而增大。研究结果对液压阻尼器的设计具有参考价值。关键词：直升机；地面共振；非线性；液压阻尼器；动不稳定性；极限环；数值仿真中图分类号：V212．4；V215．3+4文献标识码：AAbstract：Nonlinearcharacteristicsofahydrauliclagdamperwithpressurereliefvalvesandafilling-oildeviceareanalyzed．Numericalsimulatedinvestigationsareconductedforthe

4、groundresonancestabilityofahingelessscaledrotor．Influencesoftwodifferenttypesofnonlinearhydrauliclagdampersongroundresonancearearia—lyzed．TheresultsshowthattheequivalentdampingofthelagdamperatlowvelocitiesdecreasessignificantlyduetOthefree-playofthefilling-oilvalve．As

5、aresult，ateachrotorangularvelocitywherethebasicdamper—lessrotorremainsstable，thelagdampercannotimprovethesystemdynamicstabilityatlowperturbations．Duringthebasicdamperlessrotorinstabilitymargin，stablelimitcyclesarepresentduetothenonlinearhy—drauliclagdampers．Thelimitcy

6、cleamplitudeisincreasedasthefree-playofthefilling-oilvalveincreases．Thepresentinvestigationisofvalueforhydrauliclagdamperdesign．Keywords：helicopter；groundresonance；nonlinearity；hydrauliclagdamper；dynamicinstability；limitcycle；numericalsimulation直升机旋翼广泛采用液压阻尼器来提供桨叶摆振阻尼

7、以避免发生地面共振。从直升机动力稳定性考虑，液压阻尼器必须具有足够的阻尼；但基于直升机旋翼根部疲劳强度的限制，液压阻尼器内部一般都安装定压阀，当桨叶摆振速度过大(从而导致阻尼器轴向速度过大)时，定压阀将在阻尼器活塞两侧的压力差作用下处于打开位置，进而限制了阻尼器载荷。因此阻尼器的力一速度曲线呈现高度非线性特性，即当阻尼器轴向速度超过定压阀开启速度后，其载荷不再明显上升，而且阻尼器等效阻尼也与速度呈现严重的非线性特性[1≈]，其随速度的增加迅速下降，从而对直升机地面共振产生不利影响bj。由于阻尼器金属壳体与内部油液的热膨胀系收稿日期

8、：2009—12—31；修订日期：2010—07—29通讯作者：胡国才E-mail：guocaihull@sina．tom数不同，温度变化时阻尼器内部会呈现缺油或富油的情况，从而会严重影响阻尼器的工作特性[4]。采用适当的补油装置可以解决由温度变化