[发明专利]一种横列式双旋翼直升机地面共振建模与分析方法

说明书

一种横列式直升机地面共振建模与分析方法，属于直升机动力学建模及分析技术，模型采用全铰接式刚性桨叶模型，首先建立各系统坐标系及坐标系间的关系，建立机体运动模型，旋翼运动模型和气动力模型，经旋翼耦合响应求解和多桨叶坐标变换后，组合旋翼机身起落架桨叶模型质量阻尼刚度阵，建立横列式双旋翼直升机地面共振分析模型，采用特征值方法计算地面共振，通过特征值实部判断地面共振稳定性。该模型可用于横列式双旋翼直升机地面共振稳定性计算分析，为开展型号设计和改型研制提供关键技术支撑。

技术领域

本发明属于直升机动力学建模及分析技术，涉及一种横列式双旋翼直升机地面共振建模与分析方法。

背景技术

常规的单旋翼带尾桨式直升机是目前世界上最广泛采用的型式。与其他型式直升机相比，其动力、平衡、操稳、振动等问题较易解决，设计制造技术也相对成熟。然而这种型式需要一副尾桨来平衡旋翼的反扭矩，无疑增加了全机的功率消耗和重量，一般尾桨在起飞和悬停状态下的功耗占总功耗的7％～12％。而且尾桨高速旋转并处于旋翼的下洗流干扰之下，受载复杂，易造成噪声和结构件的疲劳。横列式直升机在世界直升机发展史上昙花一现，米里直升机设计所曾利用了米-6直升机的旋翼、动力传动等部件制成了米-12横列式直升机，但没有量产。与传统的单旋翼带尾桨直升机相比，横列式直升机的旋翼系统为两幅横向并排布置、旋转方向相反的旋翼，不需要尾桨，可获得比单旋翼大的有效载重，斜爬升率好。但横列式机身和机翼的阻力损失较大，垂直飞行性能较差，且机翼的刚度和重量随着旋翼距机身的外伸距离而显著增大，使得直升机的重量效率甚至低于单旋翼式。然而，随着近年来倾转旋翼机的发展，横列式这种型式又逐渐引起人们的关注和重视。横列式直升机能快速有效地完成战场机动任务。横列式直升机不受地面条件限制，能准确地将作战人员和物资运送到预定地点，这是它要完成的主要任务，也是其主要特点之一。可与地面部队密切协同，进行低空、超低空飞行，能准确、清晰地了解地面战斗的情况，并与地面部队保持密切联系，随时配合地面部队行动，将战斗人员、武器弹药和各种后勤补给，运送到最急需和最适合的地点。因此，针对横列式直升机开展一些基础研究具有重要的实际意义。

横列式双旋翼布局结构对称，两幅反转旋翼安装在直升机左右两侧，当两幅旋翼采用摆振面柔软构型，如米系列型号直升机，仍可能存在地面共振问题。横列式双旋翼直升机地面共振不稳定性问题是值得关注的动力学问题之一，与传统的单旋翼直升机地面共振相比，不论在设计分析还是在试验验证方面国内研究尚少。

尽管产生这种不稳定性的机理应当与单桨带尾桨的直升机地面共振的相同。但是，两副旋翼与一副旋翼的不同不只是二和一的不同，它可能改变了机体与旋翼的耦合型态，导致机理性的变化。如果不进行深入研究，无法真正弄清其不稳定性的机理及其重要的变化，研究出相应的可用于型号研制的设计、分析和试验技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提出一种横列式双旋翼直升机地面共振建模与分析方法，用于横列式双旋翼直升机地面共振稳定性计算分析，为开展型号设计和改型研制提供关键技术支撑。