【摘要】：振動(dòng)問(wèn)題是直升機(jī)問(wèn)世以來(lái)一直存在并重視的問(wèn)題,每一次處理振動(dòng)技術(shù)的革新都伴隨著直升機(jī)工程技術(shù)的更新?lián)Q代。旋翼系統(tǒng)的振動(dòng)是直升機(jī)振動(dòng)的主要來(lái)源,不少學(xué)者針對(duì)降低旋翼系統(tǒng)的振動(dòng)水平做出了長(zhǎng)期的努力,利用智能材料驅(qū)動(dòng)后緣小翼開(kāi)展旋翼振動(dòng)主動(dòng)控制成為研究熱點(diǎn),并在實(shí)驗(yàn)研究中體現(xiàn)出了技術(shù)優(yōu)勢(shì)和良好效果。在旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小翼按控制律偏移,由此產(chǎn)生了額外氣動(dòng)力和慣性力與基礎(chǔ)槳葉動(dòng)載荷疊加達(dá)到降低槳葉及槳轂的振動(dòng)水平的目的,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)水平的控制。本文的研究目的在于建立快速尋優(yōu)實(shí)現(xiàn)最小槳轂振動(dòng)水平所需的小翼偏轉(zhuǎn)控制操縱計(jì)算方法,以提高控制槳轂振動(dòng)水平的快速響應(yīng)能力。本文首先建立帶有后緣小翼槳葉的旋翼氣彈耦合動(dòng)力學(xué)模型,采用大變形槳葉模型處理彈性槳葉的非線性,采用力積法計(jì)算槳葉振動(dòng)載荷,使得以小翼運(yùn)動(dòng)為輸入,能夠得到槳轂的振動(dòng)輸出。然后基于此模型尋找最小振動(dòng)水平輸出對(duì)應(yīng)的最優(yōu)小翼控制操縱律。本文主要研究對(duì)通過(guò)頻率影響顯著的小翼(Nb 1)?、Nb?和(Nb+1)?運(yùn)動(dòng)分量上偏轉(zhuǎn)操縱對(duì)旋翼系統(tǒng)的振動(dòng)影響。小翼運(yùn)動(dòng)使用多個(gè)不同頻率的正、余弦函數(shù)的偏轉(zhuǎn)幅值表征,因此其控制效果可以通過(guò)多維點(diǎn)表示。運(yùn)用拉丁超立方抽樣法生成多個(gè)樣本點(diǎn),帶入動(dòng)力學(xué)模型得出振動(dòng)輸出。使用徑向基函數(shù)插值方法根據(jù)輸入輸出推算出動(dòng)力學(xué)模型的代理模型,此代理模型可以在誤差允許范圍內(nèi)代替氣彈耦合動(dòng)力學(xué)模型,因此能夠節(jié)約大量的計(jì)算時(shí)間成本。然后運(yùn)用粒子群優(yōu)化算法尋找代理模型對(duì)應(yīng)最小振動(dòng)的最優(yōu)輸入,即所需的最優(yōu)小翼運(yùn)動(dòng)控制,以達(dá)到降低控制律計(jì)算量或提高控制仿真效率的目的。
【圖文】：

旋翼動(dòng)載荷的計(jì)算涉及多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件及相應(yīng)的彈性變形，建立多個(gè)坐標(biāo)系能夠較為方地對(duì)動(dòng)力學(xué)單元體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)描述。不同的坐標(biāo)系將由不同的下標(biāo)來(lái)區(qū)別，，如表 2.1 所示。表 2.1 坐標(biāo)系及對(duì)應(yīng)下標(biāo)下標(biāo) 坐標(biāo)系 英文I 慣性坐標(biāo)系 Inertial coordinate systemH 槳轂固定坐標(biāo)系 Hub Fixed coordinate systemR 槳轂旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 Hub Rotating coordinate systemF 槳葉揮舞坐標(biāo)系 Blade Flap coordinate systemL 槳葉擺振坐標(biāo)系 Blade Lead lag coordinate systemU 槳葉未變形坐標(biāo)系 Undeformed Blade coordinate systemD 槳葉變形坐標(biāo)系 Deformed Blade coordinate systemfh 后緣小翼鉸鏈坐標(biāo)系 Flap-hinge coordinate systemf 后緣小翼坐標(biāo)系 Flap coordinate system

旋翼動(dòng)載荷的計(jì)算涉及多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件及相應(yīng)的彈性變形，建立多個(gè)坐標(biāo)系能夠較為方地對(duì)動(dòng)力學(xué)單元體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)描述。不同的坐標(biāo)系將由不同的下標(biāo)來(lái)區(qū)別，如表 2.1 所示。表 2.1 坐標(biāo)系及對(duì)應(yīng)下標(biāo)下標(biāo) 坐標(biāo)系 英文I 慣性坐標(biāo)系 Inertial coordinate systemH 槳轂固定坐標(biāo)系 Hub Fixed coordinate systemR 槳轂旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 Hub Rotating coordinate systemF 槳葉揮舞坐標(biāo)系 Blade Flap coordinate systemL 槳葉擺振坐標(biāo)系 Blade Lead lag coordinate systemU 槳葉未變形坐標(biāo)系 Undeformed Blade coordinate systemD 槳葉變形坐標(biāo)系 Deformed Blade coordinate systemfh 后緣小翼鉸鏈坐標(biāo)系 Flap-hinge coordinate systemf 后緣小翼坐標(biāo)系 Flap coordinate system
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：V275.1;TB535

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本文編號(hào)：2551849