悬挂式跷跷板旋翼桨叶拉力载荷的一种工程算法

《悬挂式跷跷板旋翼桨叶拉力载荷的一种工程算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com流体力学实验与测量EXPERIMENTSANDMEASUREMENTSINFLUIDMECHANlCS7，^／悬挂式跷跷板旋翼桨叶拉力载荷的一种工程算法肌明肖秋庭v2tl、s南京航空航天大学置弃丽聂一研究所，南京210016摘要在一阶诱导速度分布，一阶周期变距，三阶挥舞运动的基本候定下，提出了一种悬挂式跷跷板旋冀桨叶挥舞面内拉力载荷的工程算法。为此，首先推导了含有悬挂高度和桨叶预锥角影响的这类桨叶的挥舞运动方程。并用“法方程法及‘共轭斜量涪”求解了一种属于矛盾方程的挥舞运动系数方程组，取得一致

2、结果。随后t导出了气动拉力载荷表达式．最后．以××无人驾驶直升机悬挂式跷跷板旋冀桨叶为算例，计算了拉力载菏并分析了悬挂高度和预锥角对挥舞运动系数的影响关系-口t：关键词直升机；空气动力学；空气动力载荷；数值计算；跷跷板旋翼；悬挂中图号V211．52；V275．1；02410引言除了铰接式、无铰式旋翼型式外，构形为跷跷板两叶旋翼在直丹机上亦得到广泛运用。主要用于轻型直升机。起初多用于尾桨，后也用在旋翼上。为改善作用于旋转面内哥氏力的状况及发挥离心力的卸载作用，在一般跷跷板桨毂上引人悬挂高度和预锥角结构参数。即为悬挂式跷跷板旋翼桨叶的构形。成为

3、轻型直升机旋翼的一种替代型。尽管，理论上两叶旋翼与多叶旋翼系统相比，存在振动水平较高的问题。但由于两叶旋翼避免了发生“地面共振的忧患，使用亦渐趋广泛。前苏联学者尤里叶夫在他所著的直升机空气动力计算中，对一般跷跷板式旋翼的气动力计算作了较为简单的介绍与分析。基本假定是：不考虑诱导速度影响}自动倾斜器处于中立位置并略去周期变距作用；挥舞运动考虑到二阶谐波}不考虑挥舞调节器的作用}不考虑悬挂及预锥角的影响等。并指出；在此基础上有推广到一般情况的必要。为适应××无人驾驶直升机悬挂式跷跷板旋翼桨叶设计的需要，本文将分析、推导、计算推广到更合于实际的一

4、般情况。推导出含有悬挂高度及预锥角影响的挥舞运动方程。应用谐波平衡法推导出挥舞运动系数的矛盾方程组。应用“法方程法”和“共轭斜量法求解前三阶挥舞运动系数，并进行对比研究。最后导出拉力载荷表达式。1挥舞运动方程典型的悬挂式跷跷板旋翼理论分析模型如图1所示。以整体旋翼为研究对象，分析计收稿日期1998—08—19——一—J维普资讯http://www.cqvip.com74流体力学实验与测量(1908年)第12卷算作用于旋翼桨叶上的气动力、惯性力、离心力及重力，并对o点(挥舞铰)取力矩平衡，可导出挥舞运动方程：轰(mt-m~)2州1+％)](1

5、)式中：A为升力线斜率；6为0．7剖面相对弦长；m为桨叶相对于挥舞铰气动力矩系数。角标l，2分别为第一片桨叶与第二片桨叶；为桨叶元因次惯性特性系数；卢为桨叶挥舞角；m为旋翼轴转速；^为桨毂悬挂高度；G为一片桨叶重量；‘，为桨叶相对于挥舞铰质量惯性矩方程(1)体现了悬挂高度^与桨叶预锥角的影响。影响隐含在m一与m之中。若令h=0及=0，方程(1)回归到图1悬挂式晓晓扳旋置桨叶理论分析模型一般跷跷板旋翼桨叶挥舞运动方程(元悬FIg-1Th~rymodelr0rthehtaZ~teeteringrotor挂，元预锥角)。2挥舞运动系数方程组及求解

6、两片桨叶对挥舞铰气动力矩系数之差与气流速度场有关。mt一一鲁J(一)一(一W—n)]d；(2)式中煨为桨叶剖面安装角；为桨叶剖面周向来流速度；为桨叶剖面轴向来流速度；下标1，2分别为第一，二片桨叶；r为桨叶相对径向长度。第一片桨叶的来流速度rl=；+一Vsine』【=+昙+V,(fl+)c。s-t-一vo-t-Iccos-t-I_sin式中：t为桨盘来流切向速度；_

7、为桨盘来流轴向速度；为盘诱导速度常值部分；与分别为桨盘诱导速度一阶余弦、正弦谐波系数；为桨叶方位角。注意到t=，=+，卢t一卢，一一卢则第二片桨叶的来流速度r=一_tsine【

8、=+r告一(一+)c。s+一V。一cos一，sin桨叶剖面安装角一许+(O．7一)一(眭一fa1)cos~一(～如1)sine式中：为桨叶预扭角系数；许为=0．7处剖面安装角；为自动倾斜器作用下=0。处桨盘倾角(后倾角)；倪为自动倾斜器作用下=90。处桨盘倾角(侧倾角)；f为挥舞调节系数。维普资讯http://www.cqvip.com第4期肖秋庭；悬挂式跷跷板旋翼桨法拉力载荷的一种工程算法75将剖面来流速度与安装角表达式代入(2)式并沿r积分得：轰(一)扣号(一，61)+(詈传+t-CV,{a一；扣。。一g。+{a一{a一。)sin+({

9、b+{矿b+{bs一号)c。s一[号(住一fa)+a2]sin2~+[专(倪一fb1)，+b2]c。s2一(号a：一{ai)sin3一({bl—i3bs)c。s3(3)桨叶挥舞运