直升机吊挂飞行耦合分析.pdf

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1、第49卷第2期2017年4月南Journalof京航空航天大学NanjingUniversityofAeronautics学报{女AstronauticsV01．49No．2Apr．2017DOI：10．16356／j．1005—2615．2017．02．003直升机吊挂飞行耦合分析陈元陈仁良(南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室，南京，210016)摘要：从气动导数和运动模态两个层面分析了直升机吊挂飞行中的耦舍。首先，建立了直升机／刚性吊索／刚体吊挂物的全耦合飞行动力学模型。然后，计算了配平特性和频响特性，并与飞行试验数据对

2、比验证了模型。最后，通过算例分析了直升机与吊挂系统的耦合。分析表明：直升机上吊挂点处的运动和作用力是形成相互耦合的关键。相互耦合使得直升机姿态对其角运动产生静稳定作用，直升机自身阻尼对整个系统产生作用，同时还增强了吊索摆角对吊索摆动的静稳定性。气动导数的变化削弱了直升机滚转和荷兰滚模态的稳定性，改善了吊挂系统两个单摆模态的动稳定性。直升机和吊挂系统的横航向耦合强于纵向耦合。关键词：直升机；吊挂；耦合；动稳定性；飞行动力学中图分类号：V212．4文献标志码：A文章编号：1005—2615(2017)02一0165一08COuplingAna

3、lysisofHelicopterFlyingwithSlungLoadCHENYkn胛，CHENRe咒Zi口咒g(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnoIogyonR。torcraftAeromechanics，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Couplingsinhelicopterflyingwithaslungloadareanalyzedviaaerodynamicderiv

4、ativesandnaturalmotionalmodes．Firstly，afullycoupledflightdynamicsmodelincludingahelicopter，aninelas—ticcable，andarigidbodyslungloadisestablished．Then，thetrimpropertiesandfrequencyresponsepropertiesarecalculated，andtheyarecomparedwithflighttestdataformodelvalidation．Finall

5、y，themutualcoup“ngbetweenthehelicopterandtheslung10adsystemisanalyzedwithanexample．Itshowsthat，thecouplingismainlycausedbythemotionofhelicopterattachmentpointandtheforceactingonit．Becauseofthecoupling，thereisastabilizationeffectofhelicopterattitudesonitsangularmotion，thed

6、ampingofhelicopteritselfhaseffectsonboththehelicopter&theslungloadsystemsimultaneous—ly，andcablean91eshaVeastrongerstabilizationeffectonpendulummotion．Astheaerodynamicderiva—tiveschange，thehelicopterrollandDutchrollmodesaredestabilizedwhiletwopendulummodesarestabilized．An

7、dthelateral一directionalcouplingisstrongerthanthelongitudinalcoupling．Keywords：helicopter；slungload；coupling；dynamicstability；flightdynamics直升机带外吊挂飞行能够克服直升机货舱对货物外形尺寸的限制，因此用途广泛。但在实际飞行中，超过lo％的直升机飞行事故与吊挂飞行相关‘1

8、。耦合是导致直升机吊挂飞行安全性不容乐观的一个重要因素。直升机本身存在严重的耦合，吊索和吊挂物的引入使得耦合更加严重。研究直升机吊挂

9、飞行中的耦合对改善吊挂飞行安全具有重要意义。针对直升机吊挂飞行耦合的研究由来已久且备受关注。Lucassen等‘21最早研究了直升机吊挂基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目。收稿日期：2