《直升機旋翼俯仰/滾轉交叉耦合運動產生機理研究》是依託南京航空航天大學，由李攀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：直升機旋翼俯仰/滾轉交叉耦合運動產生機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李攀
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
交叉耦合運動嚴重是直升機飛行品質較差的主要原因之一，然而現有直升機飛行力學模型不能正確預測交叉耦合運動規律，不僅嚴重增加了飛行控制系統設計的困難性和調試周期，並最終損害直升機的飛行品質。本項目以直升機旋翼交叉耦合運動為研究對象，通過特殊地面試驗手段和理論分析方法，系統研究旋翼尾渦結構畸變形式、尾渦粘性耗散、氣動載荷非定常效應、旋翼槳葉彈性變形等多種因素及其耦合作用對機動飛行中交叉耦合運動的影響規律，闡明交叉耦合運動產生的機理，揭示飛行狀態參數對交叉耦合運動的影響規律，為直升機先進飛行控制律設計和飛行品質設計提供理論基礎。
結題摘要
直升機旋翼的工作特點決定了旋翼槳尖軌跡平面具有較強的俯仰/滾轉交叉耦合運動，而旋翼俯仰和滾轉運動不純是直升機飛行品較差的主要原因之一。然而，現有直升機理論對旋翼俯仰/滾轉交叉耦合運動仍然認識不充分，難以準確預測俯仰/滾轉交叉耦合運動特性，因此摸清旋翼俯仰/滾轉交叉耦合運動產生機理和變化規律對於直升機飛行動力學建模、飛行控制律設計以及飛行品質評估具有重要意義。本項目以旋翼俯仰/滾轉交叉耦合運動為研究對象，開展相關了試驗和理論研究，具體研究內容和結果如下：（1）基於模型旋翼，開展了指令俯仰角速率運動下俯仰/滾轉交叉耦合運動試驗研究，測量了表征交叉耦合運動的滾轉力矩回響，並獲得了不同旋翼拉力係數、俯仰角速率以及槳葉揮舞約束剛度下的滾轉力矩回響數據，為理論研究提供了試驗數據支持；（2）基於粘性渦粒子方法、Leishman-Beddoes非定常氣動模型、有限單元彈性槳葉模型建立了氣動、結構耦合的旋翼動力學模型，通過試驗數據驗證表明，該模型可準確預測俯仰/滾轉交叉耦合回響；（3）綜合試驗和理論分析結果，研究了旋翼尾跡畸變與耗散、氣動載荷非定常效應、槳葉彈性變形、揮舞約束剛度等因素對俯仰/滾轉交叉耦合運動的作用機理和規律，研究結果表明，旋翼尾跡畸變和槳葉揮舞固有頻率是決定交叉耦合運動方向和幅值的主要因素，其次是槳葉扭轉和氣動載荷非定常效應，其他因素基本可忽略；（4）提出了7運動自由度渦環單元概念，建立了基於多自由度渦環單元的旋翼動態尾跡模型，與已有模型相比，該模型不僅可準確計算俯仰/滾轉運動下旋翼尾跡畸變和誘導速度分布，且計算效率高，通過飛行試驗數據，驗證了該模型預測直升機俯仰/滾轉交叉耦合回響的準確性。
