带桨间磁流变阻尼器的直升机"地面共振"开-关控制研究

防止直升机出现“地面共振”是直升机研制过程中必须解决的动力学问题。磁流变阻尼器作为可控阻尼器具有结构紧凑、功耗小及输出力大等优点。本文建立了带有桨间磁流变阻尼器的直升机“地面共振”空间模型运动方程,采用开—关(on—off)控制方法来抑制“地面共振”,并进行了仿真计算和控制结果分析。结果表明,采用桨间磁流变阻尼器抑制“地面共振”比粘弹性阻尼器有更好的可控性。     

阻尼控制技术及其在飞机起落架上的应用基理分析

首先介绍了飞机起落架阻尼控制技术的进展及分类,对被动控制阻尼器和半主动控制阻尼器的性能进行了对比分析。然后介绍了基于磁流变阻尼原理的半主动控制方法,并对磁流变阻尼器在飞机起落架的应用基理进行了分析。     

一种分析滑橇式起落架直升机"地面共振"的方法

针对滑橇式起落架直升机，提供了一种“地面共振”动力稳定性分析的方法。首先，针对滑橇式起落架在承受直升机重量与旋翼升力时产生大变形的特点，逐级用有限元法计算其刚度和变形，并通过与地面库伦摩擦系数的比较，判断滑橇式起落架与地面接触的橇筒所受摩擦力的大小以及与地面产生的相对运动；其次，考虑滑橇式起落架与直升机相连阻尼器的作用，将有限元计算弹性刚度的方法拓展到适用于复刚度的计算；最后，根据直升机旋翼桨毂不同的结构形式，用桨叶振动模态法对滑橇式起落架的直升机进行“地面共振”动力稳定性分析，并通过算例得到验证。工程实例分析结果表明，本文方法具有物理概念清晰、运用方便的特点，能适用于各种旋翼结构形式的滑橇式起落架直升机的“地面共振”分析。     

直升机旋翼磁流变阻尼器样件仿真和试验验证

基于一种线圈内置剪切阀式磁流变阻尼器结构,设计了一种全尺寸旋翼磁流变阻尼器结构,并将结构参数与磁路参数进行关联,提出了一种基于活塞组件结构的磁路结构参数仿真优化方法。基于改进的Bingham模型,建立了该全尺寸旋翼磁流变阻尼器参数化阻尼功计算模型。研制了全尺寸旋翼磁流变阻尼器样件,开展了性能试验与试验验证技术研究,研究了结构参数、运动参数、电流参数对阻尼器性能的影响。将试验结果与仿真计算结果进行了对比,仿真计算模型与试验模型的符合性较好,研制的旋翼磁流变阻尼器样件性能稳定。     

橇式起落架动刚度及阻尼特性试验研究

起落架动刚度及阻尼特性是研究直升机“地面共振”问题两个重要参数。刚进入国产化阶段的模式起落架迄今尚无可靠的理论计算方法来确定这两个参数．本试验研究利用某型直升机真实的模式起落架为试件，采用机械阻抗测量法来研究该起落架的动刚度及阻尼特性。试验使用电液伺服激振设备，对模式起落架进行不同频率的激振，实时测量相应的载荷及位移响应，从而得出了模式起落架的动刚度及阻尼。试验模拟了直升机完全停机及半升力卸载情况，在机场及冰面降落情况，以及３个不同方向的受载情况。试验结果已直接用于某型直升机的“地面共振”分析。     

基于分岔理论的直升机地面共振分析

基于拉格朗日法建立了旋翼/机体耦合的直升机地面共振动力学模型,该模型考虑了非线性桨叶摆振阻尼的影响.采用非线性分岔理论对无阻尼地面共振动力学系统的自激振动边界进行了预测,并与经典的Cloeman特征方程法得出的结果进行了对比验证.随后利用该理论分析了无阻尼及含桨叶非线性摆振阻尼的地面共振系统的动力学特性.结果表明,采用非线性桨叶摆振阻尼使地面共振动力学系统在自激振动区域呈现出有限幅度的极限环振动,同时也避免了系统在该区域运动发散,且极限环振动幅值与非线性阻尼相关.     

直－九直升机地面共振当量模型及稳定性分析

本文推导了直升机地面共振当量模型中的当量质量、当量刚度与当量阻尼的计算公式，分析了机体动力特性及其主要影响因素，并运用当量地面共振二维模型计算了直一九直升机旋翼／机体耦合地面共振稳定性。在此基础上分析了机体阻尼与旋翼阻尼各自对直－九直升机地面共振稳定性的影响。计算与分析结果表明，未国产化的直－九直升机在使用范围内不会发生地面共振，这与直一九宜升机实际使用情况相符合。所用计算模型及计算机程序可直接用于直－九直升机国产化中地面共振稳定性分析。     

直—九直升机地面共振当量模型及稳定性分析

本文推导了直升机地面共振当量模型中的当量质量、当量刚度与当量阻尼的计算公式，分析了机体动力特性及其主要影响因素，并运用当量地面共振二维模型计算了直－九直升机旋翼／机体耦合地面共振稳定性。在此基础上分析了机体阻尼与旋翼阻尼各自对直－九直升机地面共振稳定的影响。计算与分析结果表明，未国产化的直－九直升机在使用范围内不会发生地面共振，这与直－九直升机实际使用情况相符合。所用计算模型及计算机程序可直接用于     

铰接式单旋翼直升机“地面共振”简化分析

以往在设计阶段,对铰接式单旋翼直升机作“地面共振”分析时,机体桨毂中心横向动力学特性一般分频段采用单自由度动力学模型。但是两架单旋翼直升机的试验表明,这种模型在高频段和试验结果不符。本文则采用不计模态间耦合阻尼的二自由度模型,其动力学特性与试验结果基本符合。 频率无因次化后利用Nyquist稳定准则给出了铰接式单旋翼直升机“地面共振”的判别公式。据此分析了模态参数对“地面共振”的影响。 以上结果可供设计阶段控制模态参数、排除“地面共振”参考。     

直升机"地面共振"的输出反馈最优控制

在导出采用 Ｓ Ａ Ｓ的桨距控制的直升机“地面共振”空间模型的状态方程和输出方程的基础上，研究抑制直升机“地面共振”的控制律综合设计方法。鉴于工程实用性，宜采用可测得的输出作反馈控制；由于直升机旋翼工作转速范围宽，反馈控制应保证旋翼从起动到最大工作转速范围内闭环系统全速稳定。因此，提出并研究满足上述要求的基于输出反馈的次最优控制法与基于观测器的输出反馈最优控制法。仿真计算表明了这些方法对抑制直升机“地面共振”的有效性。     

直升机旋翼非线性液压减摆器几何耦合及参数影响分析

为研究几何耦合与设计参数对非线性液压减摆器等效阻尼的影响，建立了直升机前飞时，计入几何耦合的旋翼液压减摆器的分析模型，根据浆叶与减摆器之间的关系和减摆器力－速度曲线，导出了浆叶的摆振运动方程，用4阶龙格－库塔法对摆器轴向速度在时域内的响应进行了计算；用能量平衡的原理计算了非线性液压减摆器的等效线性阻尼；计算并分析了几种典型的几何耦合形式，减摆器的安装形式和设计参数对轴向速度和等效阻尼的影响，结果表明，前飞时变距几何耦合将使液压减摆器的有效阻尼大幅度下降，通过改进减摆器的安装型式，选择合理的几何参数可以显著降低轴向速度，提高等效线性阻尼。     

直升机后掠桨尖旋翼气弹稳定性研究

通过建立具有后掠桨尖旋翼气弹稳定性的分析模型，研究后掠桨尖旋翼气弹的稳定性。结构模型考虑了旋翼桨叶的偏置、预锥、预掠、预扭以及桨尖的后掠等多种旋翼参数及非线性影响，分析了不同桨尖后掠角几何参数对旋翼气弹稳定性的影响。数值结果表明，桨尖后掠对旋转旋翼桨叶气弹稳定性影响较大，桨尖后掠使一阶扭转频率增加，同时使一阶摆振阻尼降低，后掠桨尖单元的非线性转换关系对气弹分析结果有影响，桨尖后掠角越大这种影响越显著。     

直升机双叶旋翼／旋翼轴系统耦合动稳定性分析和试验

研究了直升机双叶旋翼桨叶摆振与旋翼轴弯曲的耦合振动，分析了系统三个模态固有频率随转速增长的变化趋势。着重研究了耦合各模态中存在着不稳定区的模态，并讨论了桨右质量、旋摆振方向刚度、旋翼轴弯曲刚度对此模态不稳定区的影响。利用实物在组合台架上进行了试验，测量了旋翼，旋翼轴及其支持系统的动应变，找出了旋翼谐波激振力作用下的共振点，从而验证了上述分析结果。本文还通过改变系统参数，检验了系统固有频率的变化情况     

旋翼结构参数及动力学参数对直升机操纵稳定性的影响研究

分析了直升机旋翼的预锥角，预掠角，桨叶根部的约束刚度和阻尼对直升机操纵性和稳定性的影响。旋翼的动力学模型采用有挥舞铰和摆振铰外伸量，桨叶根部在挥舞和摆振两个方向上都带有不弹性约束的形式；旋翼桨盘处的诱导速度分布采用自前向后直线增大的形式。分析结果表明：旋翼的预锥角和预掠角对直升机全朵的稳定性和操纵性的影响可以略去不计，而桨叶银部挥舞方向上的弹性约束刚度对直升机全机的操纵稳定性有较大影响，摆振方向上     

基于机体振动的直升机桨毂阻尼故障诊断

研究了仅用机体振动信号诊断旋翼减摆器阻尼失效、轴向铰卡涩和水平铰卡涩3种桨毂阻尼故障的可行性。在旋翼试验台上分别设置上述3种阻尼故障，测取机体振动响应，利用快速傅立叶变换分析其频谱特征。分析表明，3种阻尼故障引起的机体振动谱图互不相同。采用概率神经网络实现了3种阻尼故障的正确分类。研究表明，仅用机体振动响应实现旋翼阻尼故障诊断是可行的。     

Dynamics Modeling and Numerical Analysis of Rotor with Elastic Support/Dry Friction Dampers

The elastic support/dry friction damper is a type of damper which is used for active vibration control in a rotor system.To establish the analytical model of this type of damper,a two-dimensional friction model-ball/plate model was proposed.By using this ball/plate model,a dynamics model of rotor with elastic support/dry friction dampers was established and experimentally verified.Moreover,the damping performance of the elastic support/dry friction damper was studied numerically with respect to some variable parameters.The numerical study shows that the damping performance of the elastic support/dry friction damper is closely related to the stiffness distribution of the rotor-support system,the damper location,the pressing force between the moving and stationary disk,the friction coefficient,the tangential contact stiffness of the contact interface,and the stiffness of the stationary disk.In general,the damper should be located on an elastic support which has a large vibration amplitude in order to achieve a better damping performance,and the more vibration energy in this elastic support concentrates,the better performance of the damper will be.The larger the tangential contact stiffness of the contact interface,and the stiffness of the stationary disk are,the better performance of the damper will be.There will be an optimal value of the friction force at which the damper performs best.