直升机飞行操纵系统动刚度特性研究.pdf

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1、总第164期2010年第3期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．164No．32010文章编号：1673-1220(2010)03-007-04直升机飞行操纵系统动刚度特性研究周志文(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要对直升机操纵系统一个重要参数——动刚度特性进行了研究。在分析直升机操纵系统结构的基础上，建立了直升机操纵系统的力学模型和数学模型，并推导出直升机操纵系统动刚度的计算公式。用机械阻抗法对某型直升机操纵系统动刚度进行了分析计算。对某型机计算结果与试验结果进行了

2、对比。计算结果与试验结果符合性较好，说明力学模型正确、计算方法可行。关键词直升机；操纵系统；动刚度；计算中图分类号：V249．11文献标识码：ATheCharacteristicResearchofDynamicStiffnessonHelicopterFlightControlSystemZHOUZhiwen(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)Abstractr111ispaperdescribedanim

3、portantcharacterofhelicoptercontrolsystem：thecharacteris-ticofdynamicstiffness．Thestructuresofhelicoptercontrolsystemwereanalyzed．andthemechanicsmodelandmat}lematicsmodelweresetup．Theformulaofdynamicstiffnesswasdeduced．Mechani．calimpedancemethodwasappliedtoca

4、lculatedynamicstiffnessonsometypehelicoptercontrolsys-tern．Thetestdatawerecomparedwiththecalculationone。whichdemonstratedtheexactnessofthemechanicsmodelandthee虢ctivenessofthemethodsforcalculatingdynamicstiffness．Keywordshelicopter；controlsystem；dynamicstiffne

5、ss；calculationl前言操纵系统动刚度的定义：操纵系统在动载荷作用下，动载荷与该载荷作用线上所引起的该点变形位移之比值称为该系统该点的动刚度。操纵系统动刚度的作用：耍弄清动刚度的物理意义与所起的作用，不妨分析一下它与颤振的关系，如果直升机发生颤振，重则几秒种内就可以使旋翼破坏。桨叶微段件在上下运动时，其平衡方程为：惯性力矩=操纵力矩％(∞)·砂。操纵系统动刚度％(∞)越大，桨叶微段件上同样大小的惯性力矩所产生的扭角变形沙就越小，产生颤振的激振力就越小，直升机就越不容易发生颤振。可见动刚度直接关系到颤振，

6、也即关系到直升机的安全和性能。2力学模型与计算方法操纵系统由机械液压环节组成。系统中虽存在微小游隙，但它不因时间或频率而改变其量值，虽存收稿日期：2010-06-08作者简介：周志文(1961-)，男，江苏溧阳人，工学硕士，研究员，主要研究方向：直升机自动倾斜器设计。·8·直升机技术总第164期在摩擦，但可将之处理在等效阻尼中，因此整个系统为线弹性系统。它可以简化成离散的集中弹簧、集中尼元、集中质量构成的多自由度系统。对单一型和共用型的操纵系统，可简化成图1所示的力学模型。lm-I，t·享+cllmaI，t：享+

7、c：lm3I，b聿+c，lrn4I，h聿+c·图1后段操纵系统的力学模型现介绍采用机械阻抗法计算直升机飞行操纵系统动刚度的数学计算方法。三种基本元件(弹簧、阻尼和质量)的阻抗特性见表l。裹1三种基本元件的阻抗特性表中两条对角线上的元素均为实数，表明力与有关运动响应同相或反相。其余元素均为虚数，表kl—t02ml+j龇I一(Il+知!Icl)一(tl+如1)(k+k)一矿m2+如(cl+C2)；⋯O这样用阻抗法就建立了数学模型：F=[z]·X(5)其中令[z]=[A+jB]，则在数学方程[A+声]{X}={F}中，

8、m。、k；、c。分别表示第i节点处的等效质量、等效刚度和等效阻尼，因此，当令fo=1时，就可容易地求出各节点分别随激振力频率∞而变化明力与有关运动响应的相位差为．4-90。。在位移、加速度阻抗中，实数表示能量贮存，虚数表示能量消耗，而在速度阻抗中则完全相反。任何一个多自由度的线性振动系统，在某个频率下假设激振力幅为，，系统由此产生的振动响应的复振幅为X，则该系统的输入—输