[发明专利]一种直升机主减隔振装置多变量多维度参数化计算方法

说明书

本发明涉及一种直升机主减隔振装置多变量多维度参数化计算方法。该计算方法可应用于求解各类直升机结构的动力学分析，特别是进行主减隔振装置的动力学分析。可在直升机主减隔振装置设计的各阶段进行动力学特性分析，得到主减隔振装置参数对主减系统动力学特性的影响及对减振效率的影响。该计算方法用于前期方案论证阶段，可为主减隔振装置设计提供理论支撑，评估方案的可行性及对比各方案性能。在给定系统刚度和质量等约束条件下，结合优化理论对主减隔振装置设计参数进行优化计算分析，得出主减隔振装置最优设计参数参考值，指导设计者最初结构方案设计，同时在结构优化调整过程中，指导设计者快速得到结构方案调整方向，有利于缩短研制周期。

技术领域

本发明专利涉及直升机动力学领域，特别涉及一种直升机主减隔振装 置多变量多维度参数化计算方法。

背景技术

直升机主减隔振装置，通过减小传递的机身的动载荷水平，改善直升 机全机的振动水平，达到提升直升机驾乘舒适性以及机载设备振动环境的 目的。目前，直升机动力学分析基本以有限元方法为主，通过结构离散化 对系统进行处理，能最大程度的模拟结构的真实状态，但有限元方法需要 基于真实结构参数进行建模计算，无明确的结构尺寸，此时就必须预估结 构尺寸反复建模迭代计算，若采用该方法对直升机主减隔振装置进行动力学分析会极大浪费时间和精力，并不适合设计初期的方案论证阶段。

发明内容

利用结构动力学理论，提供一种直升机主减隔振装置多变量多维度参 数化计算方法，以此为基础，分析主减隔振装置的动力学性能，指导主减 隔振装置结构快速设计、参数优化。

本发明的技术方案为，根据结构本身具有的对称性，将主减以及主减 隔振装置进行适当简化建立三维模型，如图1所示，坐标xoz为整体坐标， O点是主减撑杆的虚焦点。将主减、机体等具有无穷多自由度的结构进行 缩减，将主减缩减为只有三个位移自由度z₀,θ₀,α₀，直升机机体缩减为只 有五个位移自由度z₁,θ₁,α₁,x₁,y₁，突出主减与机体的主要运动自由度。其 中θ₀与θ₁分别是主减和机身以虚焦点为旋转中心绕X轴旋转的角度，α₀与α₁分别是主减和机身以虚焦点为旋转中心绕Y轴旋转的角度，z₀,z₁,x₁,y₁分别是主减和机体的沿着坐标系的平动位移。机身和主减的重 量远大于撑杆的重量，为简化方程并突出系统的主要分析参数特性，忽略 主减撑杆杆件的质量和转动惯量等非主要分析参数。

通过各连接点的位移，可以计算系统各部分的动能，通过能量叠加得 到由主减z₀、θ₀和α₀运动引起的总动能T。根据弹簧板以及防扭盘的刚度， 得到系统运动过程中的总势能U。为简化方程突出关键参数的影响忽略阻 尼的影响，根据拉格朗日方程，建立聚焦反共振式主减隔振系统在三维空 间内运动引起的振动方程。

根据实测得到部分系统参数，将主减、机体的质量，主减安装平台的 空间尺寸，主减、主减撑杆和主减接头的坐标参数、主减的高度、根据主 减安装平台的空间尺寸确定的连接杆件长度包括主减撑杆长度、弹簧板长 度与运动摇臂长度等结构参数。

对得到的方程进行计算求解，得到参数与载荷传递率的函数关系，进 一步得到参数与减振效率的函数关系；将得到的函数解进行Matlab出图， 分析设计参数对系统动特性的影响趋势、对载荷传递率和减振效率的影响 趋势；在系统刚度和质量等约束条件下，通过优化理论对设计参数进行优 化计算分析，得到参数的设计参考值；进一步分析主减、机体以及主减隔 振装置之间多维耦合动力学特性。

本发明的优点：