毕业论文移动版

通常采用刚柔耦合模型[2]描述直升机桨叶的动力学运动关系。该模型将铰接式旋翼 铰与轴承处的转角抽象成三个独立自由度，作为刚体转角与桨叶弹性变形耦合，充分考 虑了铰接式旋翼桨叶在铰及变距轴承处的惯性运动，引入的三个刚体自由度，用以模拟 铰与轴承处的桨叶转角（本文不考虑梁的扭转），分别是刚体挥舞角、刚体摆振角以及刚 体变距角相较于采用小转角假设的传统有限元模型在瞬态响应计算及碰撞研究中具有 明显的优势。

而目前针对旋转风力机叶片的研究又大多集中于复杂叶片结构方程式的求解和线 性化，或是基于风洞实验的叶片气动力特性。因此对于标量化的挥舞/扭转振动界面，引 入 Beddoes-Leishman 非定常气动模型[3]为旋转叶片在低攻角处提供周期时变非定常势流

[4]气动力，研究旋转风机叶片动态时变气弹系统的经典颤振[5]稳定性特性。对于分析标

量风速，挥舞扭转固有频率比，叶片刚度和结构阻尼对旋转叶片气弹稳定性的影响有重 要意义，揭示了旋转动态叶片经典颤振边界的变化规律。

螺 旋 桨 叶 片 领 域 的 旋 转 梁 结 构 模 型 研 究 一 般 先 在 FLUENT[6] 的 前 处 理 软 件 GAMBIT 中导入螺旋桨的各型值点，按照点、线、面、体的步骤进行建模。对于三叶桨， 只需将建好的桨叶分别旋转 120 度和 240 度即可得到三个桨叶。由于桨毅几何形状细小 的差别对螺旋桨性能计算影响不大，故可简化桨毅的建模，然后通过与桨叶的整合得到完整的螺旋桨。 就在直升机领域对旋转梁的研究而言，虽然目前某些特殊材料能够使得桨叶经受住

高频振动环境而不发生破坏，仍然有转子振动会传送到机身上、减短机械以及电子组件

的寿命以及导致乘客与机组人员不适的问题亟待解决。由于主旋翼的转动频率以及飞行 器尺寸的特殊性并且这些问题也是转子飞行器所特有的。其他的一些飞行器例如螺旋桨 驱动固定翼飞机[7]也具有高速螺旋桨，他们相比于飞机尺寸来说是比较小的并且其以相 对高速旋转，这对乘客产生的影响也是比较小的。桨叶的振动问题仍旧是直升机设计与 建造的一个主要问题。

每一个桨叶上的振动如果桨叶设计合理的话可能被其他桨叶相互作用而抵消。大量 的本来会传送到其他地方的振动会被跟踪和平衡从而被抵消掉。调节翼缘使得所有桨叶 产生相同的升力达到相同总距。平衡包括调节桨叶尖端的一小部分重力使得每一个桨叶 产生的离心力相等。

尽管有着细致的跟踪和平衡手段，转动频率的整数倍的振动频率仍会传送到机身上。 例如三叶直升机大部分振动都以 3/转以及相对较小的 6/转和 9/转等连续频率传送到机 身上去。这种振动是桨叶同时经受并且不能被跟踪与平衡的动态振动。论文网

另外一个与转子飞行器有关的特有问题是动态失速[8]。转子桨叶持续的处于动态挥 舞、摆振、拉伸运动中以维持转子的持续转力以及向前飞行的动力。在高速或者高推力 状态下可能导致动态失速现象。在动态失速过程中，大攻角与正总距率能暂时避免失速 以及在前缘形成涡。在极端的情况下机翼会发生失速，同时涡与机翼分离并进入尾流从 而产生升力的突变以及空气载荷力矩。动态失速在固定翼飞行器的攻角突然增加至失速 角而产生“突然失速”的情况下能够被察觉。涡的分离发生时就像机翼失速时发生碰撞一 样。虽然这在固定翼飞机上发生是很罕见的，但是在高推力直升机上每一个桨叶在旋转 过程中都可能发生动态失速。

解决振动问题的一种解决方法就是使用多桨叶结构。高频振动对乘客的影响同时在 大小和心理上都要小得多。将整体推力分配给更多的桨叶也可能导致动态失速，但是每 个桨叶对整体的影响是很小的。拥有六个或者七个桨叶的直升机比那些只有两个或者三 个桨叶的直升机乘坐起来更加舒适。多桨叶已经成为一种趋势，目前少于四桨叶的直升 机已经很少了。但不幸的是，增加桨叶数目的同时也增加了建造的复杂度和成本，所以 这也不是一个最完美的解决方案。 (责任编辑：qin)