【摘要】：提升直升機(jī)飛行性能一直是直升機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,格尼襟翼在提升直升機(jī)性能、降低旋翼振動(dòng)和噪聲等方面具有很大的應(yīng)用價(jià)值和潛力。本文給出了一種加裝格尼襟翼的槳葉結(jié)構(gòu),主要通過在槳葉中安裝壓電懸臂梁驅(qū)動(dòng)格尼襟翼。首先推導(dǎo)了分別基于Euler-Bernoulli梁模型和經(jīng)典層合板理論的壓電懸臂梁自由端的偏轉(zhuǎn)位移表達(dá)式,采用算例驗(yàn)證了其有效性。通過有限元方法分析了壓電懸臂梁各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)自由端偏轉(zhuǎn)位移的影響,結(jié)果表明,在其它條件一定的情況下,減小壓電片厚度和壓電作用區(qū)域越靠近懸臂梁根部能夠獲得相對(duì)較大的偏轉(zhuǎn)位移。隨后,對(duì)壓電懸臂梁進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,通過模態(tài)分析與諧響應(yīng)分析研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)各階模態(tài)固有頻率和共振狀態(tài)下的位移幅值影響,通過瞬態(tài)響應(yīng)分析得到了在相同偏轉(zhuǎn)位移下力與驅(qū)動(dòng)電壓的關(guān)系和在不同頻率激勵(lì)下的位移響應(yīng)曲線。并且對(duì)在離心力場(chǎng)中的壓電懸臂梁進(jìn)行了靜強(qiáng)度分析,結(jié)果符合強(qiáng)度要求。在此基礎(chǔ)上,將格尼襟翼的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和槳葉進(jìn)行集成設(shè)計(jì),對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、格尼襟翼以及各部件在槳葉中的布置和安裝進(jìn)行了具體的分析,建立了加裝格尼襟翼槳葉結(jié)構(gòu)的三維模型,最終給出了用于研究壓電懸臂梁驅(qū)動(dòng)性能和格尼襟翼偏轉(zhuǎn)位移的實(shí)驗(yàn)方案。
【圖文】：

技術(shù)主要包括旋翼變轉(zhuǎn)速、旋翼變直徑、槳葉變弦長(zhǎng)以及槳葉變負(fù)扭轉(zhuǎn)角等。在翼型上加如襟翼之類的微型增升裝置也可以有效提升直升機(jī)飛行性能。圖 1.1 給出了一些廣泛應(yīng)用統(tǒng)作動(dòng)襟翼，能夠提供一定的增升效果。除了傳統(tǒng)作動(dòng)襟翼之外，自適應(yīng)旋翼也可以為直旋翼提供顯著的性能提升。但是這些氣動(dòng)增升裝置存在著明顯的不足，傳統(tǒng)的作動(dòng)襟翼機(jī)雜、體積龐大，在設(shè)計(jì)和安裝上有一定的難度，而智能自適應(yīng)結(jié)構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較高、成較低。因此，格尼襟翼(Gurney Flap，GF)因其構(gòu)造簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)成本低和可靠性高等特點(diǎn)引研究人員的廣泛關(guān)注。a.克魯格襟翼 b.開裂式襟翼c.單縫襟翼 d.雙縫襟翼

加裝格尼襟翼的旋翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是 Libeck[2]，在對(duì)亞聲速翼型的增升措施研究中，Libeck 對(duì)格尼襟后 Libeck 給出了加裝格尼襟翼的 Newman 翼型低速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示翼型的升力和阻力都會(huì)增加，Liebeck 推測(cè)在靠近翼型后緣的翼型后緣角的增大而增強(qiáng)。而在迎角小于 8°時(shí)，格尼襟翼產(chǎn)生的著的增升效果，他認(rèn)為格尼襟翼的高度應(yīng)該保持在 1%~2%弦長(zhǎng)長(zhǎng)度的升力系數(shù)與阻力系數(shù)同時(shí)增加，但在參數(shù)選取適當(dāng)?shù)那闆r下，，翼于阻力系數(shù)上升的幅值，從而使升阻比增大，增升效果提升，而且效果也不相同。此外，格尼襟翼還能夠減輕直升機(jī)在高速前飛時(shí)的的氣動(dòng)性能。格尼襟翼應(yīng)用于旋翼的優(yōu)勢(shì)在于：（1）體積小、重量高；（3）安裝簡(jiǎn)便、便于維護(hù)；（4）增升顯著、性能穩(wěn)定。格尼襟翼常規(guī)增升設(shè)計(jì)而無須較大的結(jié)構(gòu)變動(dòng)。直升機(jī)旋翼的減振和降噪對(duì)直升機(jī)部件結(jié)構(gòu)壽命等方面有重大意義，而格尼襟翼有利于結(jié)合作步提升旋翼性能或減振降噪�？偠灾友b格尼襟翼是提升直升，開展加裝格尼襟翼的槳葉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究具有重要意義和實(shí)用價(jià)值
【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】：2018
【分類號(hào)】：V275.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 曲紹鵬;李東明;;壓電雙晶片諧響應(yīng)有限元模擬分析[J];大連交通大學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

2 周國(guó)慶;盧德軍;楊衛(wèi)東;;主動(dòng)扭轉(zhuǎn)智能旋翼模型試驗(yàn)研究[J];直升機(jī)技術(shù);2007年03期

3 董興建,孟光;壓電結(jié)構(gòu)的熱彈性比擬建模方法[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);2005年03期

4 陳勇,顧仲權(quán),陶寶祺,高N

本文編號(hào)：2594487