国外旋翼主动控制技术研究进展

简要介绍美国波音公司、欧洲直升机公司及一些研究机构在旋翼主动控制技术研究工作的进展.利用新颖材料激励后缘襟翼能达到降低直升机振动、噪声、提高直升机飞行性能的目标.目前正在将这一技术扩展,研究用于旋翼飞行控制系统,以取代传统的自动倾斜器的可行性.     

原理性电控旋翼系统试验研究

电控旋翼是于本世纪初提出的一种新概念旋翼系统。本文首次开展了电控旋翼的试验研究。首先自行研制了一套用于试验的原理性电控旋翼系统。以此为基础,进行了悬停和前飞状态下的电控旋翼襟翼总距和周期变距操纵试验。试验结果表明,电控旋翼的襟翼总距和周期变距操纵效果与常规旋翼类似,电控旋翼完全可以取代传统的自动倾斜器操纵系统实现旋翼操纵。理论与试验结果的对比则相互印证了正确性。     

后缘襟翼压电作动机构动特性影响因素分析

智能旋翼主动控制技术是直升机旋翼减振的前沿技术,准确预测与分析后缘襟翼压电作动机构的动特性是智能旋翼结构设计和调频优化的基础。针对后缘襟翼压电作动机构进行有限元建模、发展计及机电耦合和刚柔耦合系统的动特性计算方法并进行动特性分析,分析研究中考虑了压电作动器、离心力片、驱动连杆和后缘襟翼等组合的复杂系统;针对作动机构动特性影响因素如离心力片厚度、小翼力臂长度、机电耦合效应等参数进行了灵敏度分析,为后续智能旋翼调频优化提供技术支撑。     

独具特色的K-MAX“空中卡车”

美国卡曼公司最新研制的双旋翼交叉式外吊挂运输直升机是世界上最奇特的直升机,除了卡曼公司以外,世界上还没有第二家公司研制这样的直升机。它的奇特之处有三:第一,奇特的双旋翼交叉式布局;第二,装有奇特的伺服襟翼系统,不是用直接的机械力,而是用放大的气动力操纵旋翼;第三,它是一种专用于外吊挂运输的直升机,在当今的世界上,这样的直升机寥若晨星。     

加装格尼襟翼旋翼的直升机飞行性能

为研究加装格尼襟翼旋翼的直升机飞行性能,建立了加装格尼襟翼旋翼的直升机飞行动力学模型。采用UH-60A直升机试飞数据验证了计算模型的正确性。在此基础上,分析了样例直升机加装格尼襟翼后重量系数、格尼襟翼高度、沿径向位置和加装方式对旋翼需用功率的影响,以及加装格尼襟翼后旋翼桨叶剖面迎角分布、旋翼操纵量和机身姿态角的变化等。研究表明,直升机在重量系数较大的状态下高速前飞时,旋翼加装格尼襟翼能够明显降低直升机的需用功率,且加装转动格尼襟翼的效果优于加装固定格尼襟翼。功率降低幅值随格尼襟翼高度的增加先增加后减小。格尼襟翼在桨叶上布置的位置越靠近桨尖,其对需用功率的影响越大。直升机在重量系数较大的状态下高速前飞时,加装格尼襟翼能够使旋翼后行侧最大迎角显著减小。加装格尼襟翼后旋翼总距和纵横向周期变距减小。     

电控旋翼稳态操纵响应研究

电控旋翼是于21世纪初提出的一种新概念旋翼系统。为探索其操纵规律,首先给出电控旋翼的理论计算模型。以此为基础,对SA349基准电控旋翼的稳态操纵响应进行了计算分析。得出结论:(1)襟翼操纵可有效改变桨叶桨距,时滞约为1/10旋转周期;(2)前飞状态下,襟翼总距操纵会产生周期变距效应;(3)襟翼周期变距操纵响应与传统旋翼类似。在原理性电控旋翼系统上,进行了悬停和前飞状态下襟翼的总距和周期变距操纵试验。通过对操纵响应试验结果的对比分析,证明了理论计算模型的正确性,同时也说明电控旋翼完全可用于旋翼操纵。     

电控旋翼直升机配平及操纵特点分析

对采用电控旋翼直升机的配平及操纵特性进行了研究。首先根据电控旋翼的刚体桨叶变距运动方程，推导了襟翼操纵量与桨叶桨距的显式关系式。以此为基础，建立了电控旋翼直升机的飞行动力学模型。以WZ-1直升机为样例直升机，对比分析了电控旋翼直升机与常规直升机的配平特性和操纵响应特性。结果表明，电控旋翼直升机具有与常规直升机类似的配平和操纵特性，桨叶预安装角和桨根扭簧刚度这两个参数对其影响显著。     

旋翼系统典型故障的诊断与预测方法

在分析直升机旋翼系统典型故障的基础上,提出了旋翼系统典型故障的诊断与预测方法,包括:桨叶疲劳寿命预测方法,桨毂疲劳寿命预测方法,拉杆疲劳寿命预测方法,自动倾斜器轴承故障诊断方法等。同时,介绍了基于飞行状态识别,基于虚拟传感器,基于载荷实测的疲劳寿命预测方法和自动倾斜器轴承故障诊断方法的关键技术,说明了旋翼系统典型故障的可测试性以及实现旋翼系统基于状态维修(CBM)的可行性。     

“空中起重机”吊力惊人——K-MAX直升机军民领域两翼开花

由美国凯门宇航公司研制和生产的K-MAX“空中起重机”是目前世界上唯一一种专门为各种民用吊挂作业设计的中型直升机,也是当前世界上唯一一种采用并列双旋翼、在主桨叶片上带有伺服襟翼操纵系统替代传统的     

直升机作动器故障后的重构飞行控制

针对具有三点式布局作动器构型的单旋翼带尾桨的样例直升机,采用倾斜器故障重构控制方法,对各主桨作动器在不同故障模式下的故障重构控制进行了研究。仿真结果表明,采用倾斜器故障重构控制策略可明显改善主桨作动器故障后的控制能力。研究结果可为单旋翼带尾桨直升机作动器故障的重构控制提供一种可能的解决方案。     

电控旋翼直升机飞行动力学建模与配平特性研究

首先基于Peters He广义动态尾迹理论,建立了电控旋翼动态尾迹入流模型,进一步结合电控旋翼襟翼操纵与桨叶变距之间的关系、桨叶挥舞运动方程和带襟翼翼型非定常气动力模型建立了适用于飞行力学分析的电控旋翼气动力模型.在此基础上,结合机身、尾桨、尾面的气动力模型,建立了完整的电控旋翼直升机飞行动力学分析模型.以Z-11直升机为基准改造为电控旋翼直升机作为算例,计算了前飞状态下电控旋翼直升机的诱导速度分布和桨盘迎角分布,对比了电控旋翼与常规旋翼的气动特性差异;在此基础上,进一步分析了电控旋翼直升机的配平特性随前飞速度的变化规律以及与常规直升机的差异.     

压电驱动机构在直升机ACF智能旋翼上的应用

直升机的主动控制襟翼（ACF）型智能旋翼技术通过驱动机构带动旋翼后缘襟翼局部高频偏转，产生反相高阶气动载荷来抵消或降低旋翼高阶振动载荷，达到降低旋翼振动的目的,是直升机旋翼动力学领域发展的最新趋势之一。本文围绕使用压电材料驱动的后缘襟翼驱动机构，系统梳理了国内外各类驱动机构构型的发展历程和验证现状，对几种典型构型驱动机构的力学输出特性进行了对比分析，阐述了国内外技术差距并指出国内当前研究面临的几个主要问题，为后续国内压电驱动机构的选型、可靠性设计以及性能优化等提供参考。     

纵列式双旋翼重型直升机操纵系统及飞控系统方案研究

通过对纵列式双旋翼重型直升机的静稳定性和动稳定性进行理论分析,找出了影响纵列式双旋翼重型直升机最关键的迎角静不稳定和速度静不稳定问题,针对上述问题提出了相应的操纵模式,并制定了操纵系统及飞控系统的初步技术方案。     

电控旋翼气动特性建模与风洞试验验证

首先建立了带襟翼翼型的非定常气动力模型,继而基于Peters-He广义动态尾迹理论,考虑襟翼偏转对电控旋翼叶素环境的影响,建立了电控旋翼有限状态尾迹模型;进一步基于Theodorsen理论推导出电控旋翼桨叶挥舞响应与桨叶变距和襟翼操纵量的关系,综合以上建立了电控旋翼气动特性分析模型.以改进型电控旋翼试验系统为平台进行了风洞试验,测量了不同风速、不同襟翼操纵条件下的电控旋翼气动力、桨距、襟翼偏角及旋翼挥舞角的变化情况.理论计算结果与试验数据符合情况良好,验证了所建立的分析模型的正确性,并得出以下结论:旋翼转速一定时,桨叶变距与襟翼操纵基本呈线性关系;旋翼拉力随襟翼总距的增加而逐渐减小,襟翼总距较大时,其实际气动效率略有下降;前飞状态时,襟翼总距操纵会引起桨叶的纵向周期变距.      

直升机飞行中旋翼打尾梁的起因和预防

中心铰式旋翼不产生桨毂力矩,当这类直升机由于急推杆或减小桨距而进入失重状态时,会丧失横向操纵功效及角速度阻尼。如果操纵失当,直升机会陷入急剧横滚并导致旋翼浆叶冲撞挥舞下限动器,造成旋翼破坏以及砍打尾梁、空中解体的灾难。为避免这类事故应防止进入低g或失重状态,保持足够的操纵功效。万一进入失重并发生自发的横滚,必须首先向后拉杆以改出失重状态,待恢复操纵功效后才可施加横向操纵以纠正横滚。     

飞机襟翼作动器维修测试系统方案设计

为了解决飞机襟翼维修测试问题,提出了一种飞机襟翼作动器维修与性能测试系统的设计方案。该系统采用伺服电机作为驱动端,采用液压加载来模拟飞机襟翼作动器的负载,由PLC控制液压加载并伺服驱动机构,实现了襟翼作动器负载模拟和性能测试。基于Win CC组态软件,开发了测试系统上位监控软件。模拟测试结果显示,襟翼作动器维修测试系统方案设计合理,能够满足飞机襟翼维修测试要求。     

阿古斯特维斯特兰推进主动控制旋翼技术

最初被用在赛车上的格尼襟翼,在直升机旋翼上也可获得非常好的应用效果。     

新概念直升机——未来可能的直升机技术

作为一种世界上应用最为广泛的可垂直起降的飞行器,现代直升机已经走过了近80年的历史.直升机的原理大家并不陌生,自从自动倾斜器、铰接旋翼和周期变距等装备和技术被一一发明以来,直升机的基本原理就没有发生过大的变化:用旋翼的变距来控制升力大小、用旋翼桨盘的倾斜来控制飞行方向、用尾桨或双旋翼来抵消旋翼的扭矩等等.这套机构已经非...     

关于直升机旋翼挥舞问题的探讨

本文研究直升机旋翼挥舞运动的变化规律和操纵规律,以桨叶挥舞运动的微分方程为模型,分析研究桨叶挥舞运动中旋翼拉力保持不变,且旋翼保持的挥舞状态,以及影响旋翼挥舞状态的因素。同时,直升机在悬停的基础上以前推杆为例,找出旋翼挥舞角的变化规律和旋翼锥体的倾斜方向变化规律,为分析旋翼挥舞中的实际飞行问题提供理论依据。     

直11型直升机旋翼系统动部件飞行载荷测试技术

直升机旋翼系统动部件飞行载荷测量是全机飞行载荷测量的关键,也是直升机寿命可靠性工作的基础。本文介绍了直11型直升机旋翼系统动部件飞行载荷测量技术及方案。