2章旋翼主要动力学问题2.ppt

硕士学位研究生专业课程 二、旋翼的动应力及直升机振动 实际飞行时的动应力 中等速度 （一）旋翼的动应力 二、旋翼的动应力及直升机振动 实际飞行时的动应力 中等速度 （一）旋翼的动应力 二、旋翼的动应力及直升机振动 实际飞行时的动应力 中等速度 几何负扭转的影响 （一）旋翼的动应力 几何负扭转： 气动：有利提高气动效率 动力学：加大前飞时的动应力 为什么？ 二、旋翼的动应力及直升机振动 实际飞行时的动应力 小速度（尤其前飞制动状态） （一）旋翼的动应力 二、旋翼的动应力及直升机振动 实际飞行时的动应力 大速度 气流分离、动态失速,高阶谐波振动为主 （一）旋翼的动应力 二、旋翼的动应力及直升机振动 桨叶厚度对动应力的影响 静强度：厚度增加，应力降低 桨叶动应力：厚度增加，动应力增加 为降低动应力，选薄翼型 （一）旋翼的动应力 例如：UH－60直升机采用9.5%的SC－1095翼型，比12％厚 度的NACA0012翼型的动应力减小20％ 二、旋翼的动应力及直升机振动 旋翼应力普分析 整体振型振动及其到机体的传递规律 （二）直升机振动 讨论：不同桨叶片数下，旋翼整体振型振动的传递规律 二、旋翼的动应力及直升机振动 Bo－105直升机 Mu－1直升机 例题 ： 二、旋翼的动应力及直升机振动 Mu－8，旋翼原来4片桨叶，后改为5片 SA－330直升机 摆振集合型与旋翼轴扭转振动耦合，频率提高 例题 ： 为什么？ 二、旋翼的动应力及直升机振动 为什么过轻的桨叶不利？（二个原因） 几何负扭转有何利弊？ 桨叶厚度对动应力的影响？厚好还是薄好？ 整体振型的振动及其到机体的传递规律？ 思考题 ： 三、旋翼的某些气动导数 单位操纵——响应 （一）操纵功效 （二）角速度阻尼 当直升机有一定的俯仰（滚转）角速度时旋翼桨盘会 相对于机体逆机体转动方向产生一个倾斜角 作用力是惯性力，不是气动力 桨叶越重，旋翼角速度阻尼越大 * 第二章 旋翼的主要动力学问题 * 直升机旋翼动力学 教学目标与要求 了解旋翼的主要动力学问题 掌握基本概念 学会定性分析基本动力学问题及参数影响 旋翼的主要动力学问题 旋转旋翼动态特性 旋翼频率、振型（桨叶振型、旋翼整体振型） （重点是振型、整体振型及参数影响） 旋翼动应力、振动与响应 （重点是影响因素、尤其是频率的影响） 旋翼气弹稳定性 桨叶静发散、桨叶颤振 （重点是概念、产生机理及参数影响） 本章只讨论动力学问题的物理图像、分析方法及结构参数的影响等 一、旋翼的固有特性 研究的重要性 动力学问题的基础、指导旋翼设计 与强度课的分工 强度：注重理论、公式推导、计算方法 本章:物理图像、概念、分析参数影响 基本假设 离心力场中旋转梁的固有特性 挥舞、摆振、变距（扭转）解耦、单独考虑 （一）挥舞固有特性 固有振型 微分方程和频率表达式 固有频率 共振图 铰接式旋翼的挥舞基阶振型与频率 1、固有振型 （根部约束） 铰接式桨叶振型 无铰式桨叶振型 1、固有振型 铰接式桨叶振型 桨叶弯矩分布 1、固有振型 无铰式桨叶振型 及对应的弯矩分布 2、微分方程与频率表达式 3、固有频率（参数影响） 3、固有频率 4、共振图 5、铰接式旋翼桨叶的基阶振型与频率 质量静矩 质量惯矩 如何得到？ 作业： 利用牛顿法（力平衡法）推导带挥舞铰偏置的旋翼桨叶挥舞基阶频率表达式。 求Y-2桨叶在水平铰偏置量分别为70、250毫米时的基阶挥舞频率（R＝5米） （二）摆振固有特性 离心力场分布特点、与挥舞的比较（作图比较） 微分方程 比挥舞多的项 频率表达式、与挥舞的比较、摆振共振图的特点 （1）离心力的影响 （2）结构刚度的影响 （二）摆振固有特性 （二）摆振固有特性 振型、边界条件 与挥舞相同 铰接式旋翼的摆振基阶频率 如何得到？ 作业： 利用牛顿法（力平衡法）推导带垂直铰偏置的旋翼桨叶摆振基阶频率表达式。 求Y-2桨叶在垂直铰偏置量分别为147、250毫米时的基阶摆振频率（R＝5米） 有什么结论？ （三）扭转振动固有特性 微分方程 （三）扭转振动固有特性 微分方程 （三）扭转振动固有特性 频率表达式 （三）扭转振动固有特性 振型 （三）扭转振动固有特性 扭转振动固有特性特点 离心力位能所占比例很小 旋转对频率影响很小 旋转对振型没有影响 桨叶弹性刚度和操作线系刚度相比，后者的影响是主要的 （四）旋翼整体振型 重要性 整体振型的概念与特点 挥舞、摆振、扭转的整体振型 不同整体振型与机体的耦合关系 整体振型的种类与桨叶片数的关系 耦合关系 整体振型对频率的影响 小结： 孤立桨叶和整体旋翼的频率振型（挥、摆、扭） 从自