旋翼复合材料桨叶参数化及有限元建模

直升机旋翼桨叶结构建模通常只考虑内部结构的几何特征,在进行优化设计时,没有考虑设计参数对初始静强度设计的影响,为优化设计,提出采用有限元离散方法,面向多数直升机采用的C型梁结构,将桨叶内部结构分为带设计控制点的三大类构型模块,建立了在设计过程中能够保证桨叶大梁设计强度不变的参数化模型,并有针对性的提出背景网格与层结构网格结合的快速有限元离散方法,生成高效的旋翼复合材料桨叶剖面参数化有限元模型.通过对“海豚”直升机桨叶剖面建模,验证参数化建模方法的可靠性和有效性.     

一种小型无人直升机姿态陀螺减振平台设计及试飞验证

介绍了起飞重量为120 kg的小型无人直升机总体结构布局,简述了该飞机自动驾驶系统的工作原理,提出了要采用自动驾驶的核心感应器——姿态陀螺。对飞机进行空中振动环境测试,得到飞机悬停、前飞状态下局部部位幅频特性,为陀螺的减振平台提供设计依据。本文着重论述了减振平台设计方法,重点在平台的关键部件减振器研制;通过理论分析和实验研究,研制出了一个内腔为硅油、外部为橡胶囊,重量轻、阻尼大、结构新颖减振器。飞机经过大量飞行实验,验证了研制的陀螺减振平台性能良好,解决了陀螺共振翻倒,输出假信号难题,为无人直升机进行自驾飞行提供保证。本文为相关的陀螺减振平台提供工程设计依据。     

复合材料桨叶蒙皮层间裂纹的应力强度因子求解方法研究

蒙皮分层是复合材料桨叶疲劳破坏的主要形式.文中以应力强度因子为蒙皮分层扩展参数,应用准三维方法及复合材料桨叶结构模型,推导带预扭角的直升机桨叶蒙皮的三维应力-应变关系;同时依据各向异性体界面断裂力学,分析蒙皮存在初始裂纹时裂尖的振荡性,并采用相互积分法给出应力强度因子的求解方法,最后通过数值算例论证文中的方法是可行的.     

基于多目标遗传算法的直升机总体参数优化设计

应用多目标优化问题中Pareto最优解集的概念,提出了一种基于多目标遗传算法的直升机总体参数优化设计方法。算法引入了个体的序和密度的概念,改进了变异操作算子,使用精英策略,确保能够搜索到具有较高贴近性、均匀性和完整性的Pareto解集。以UH-1H直升机为优化算例的计算结果表明:多目标遗传算法适用于解决多目标优化问题,能够改善Pareto解的质量和均匀性分布。     

基于ANSYS的滑橇式起落架动态设计方法研究

讨论了直升机滑撬式起落架受力特点,计算了某滑撬式起落架静强度,基于ANSYS软件对某滑撬式起落架进行动力学分析,为滑撬式起落架设计提供了一个高效的方法。     

变直径倾转旋翼设计研究

变直径倾转旋翼是倾转旋翼的新概念,本研究是国内首次开展的变直径倾转旋翼方面的基础研究。基于改进的叶素-动量理论建立了倾转旋翼机的气动特性分析模型,用于分析旋翼直径变化对其气动特性的影响规律及气动载荷的计算;研究设计了变直径倾转旋翼原理样机,利用虚拟样机技术建立了变直径倾转旋翼多体动力学模型并在此基础上对变直径倾转旋翼的运动学、动力学特性进行了仿真研究,以对原理样机结构设计进行指导和修正以给出合理的模型结构。最后试验的成功验证了结构设计的合理性,为进一步开展变直径倾转旋翼的研究提供了可靠的模型。     

带粘弹减摆器旋翼系统气弹稳定性试验与阻尼识别

针对带粘弹减摆器旋翼系统气弹稳定性试验中测量所得信号可能出现的大阻尼、频率成分密集及信噪比差等情况，采用数值仿真，比较基于傅立叶级数移动矩形窗法（FSMB）、Hilbert法（HT）和传统的基于FFT移动矩形窗法（FFT—MB），从这类信号中识别阻尼的优缺点。在两米量级旋翼台上进行了带粘弹减摆器铰接式动力学相似模型旋翼气弹稳定性试验，采用角位移传感器测量摆振信号，用上述三种方法对试验结果进行稳定性分析。数值仿真和试验结果表明，角位移传感器测量信号有较高的信噪比；在大阻尼、频率成分密集及信噪比差的情况下，FSMB法与HT法较传统的移动矩形窗法有较高的识别精度。     

含孔复合材料层合板的疲劳寿命研究

建立了三维有限元模型,分析了复合材料层合板的应力场。使用修正Hashin失效准则判定复合材料的失效模式,并突降失效单元的材料性能。疲劳载荷引起复合材料刚度降和强度降依靠缓降模型实现。笔者将突降模型和缓降模型植入有限元模型中,模拟了复合材料层合板在拉伸和压缩疲劳载荷下的渐进损伤过程,并计算了层合板的纵向刚度损伤和疲劳寿命。层合板的纵向刚度损伤具有三阶段特点,与试验观察是一致的。层合板疲劳寿命预测值与试验值吻合地很好。     

基于桨叶模态修型的直升机减振优化

基于Hamilton原理推导了模态修型减振优化的有限元动力学模型,通过修改桨叶的剖面刚度和线密度来改变结构的动力学模态。以最小振动载荷为目标函数,以桨叶剖面刚度及质量为设计变量,以桨叶的频率、自转惯量、质量及模态修型参数等为约束条件,进行了减振优化。算例表明:在约束条件都满足的情况下,优化后,3/转的桨根剪力减小了55.4%,4/转的桨根剪力减小了66.5%,5/转的桨根剪力减小了53.4%,优化效果明显。