基于分岔理论的直升机地面共振分析

《基于分岔理论的直升机地面共振分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第43卷第3期2011年6月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics基于分岔理论的直升机地面共振分析邵松朱清华张呈林倪先平(南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，南京，210016)V01．43No．3Jun．2011摘要：基于拉格朗日法建立了旋翼／机体耦合的直升机地面共振动力学模型．该模型考虑了非线性桨叶摆振阻尼的影响。采用非线性分岔理论对无阻尼地面共振动力学系统的自激振动边界进行了预测，并与经典的Cloeman特征方程法得出的结果进行了对比验证。随后利用该理论分析了无阻尼及舍桨叶非线性摆振阻尼

2、的地面共振系统的动力学特性。结果表明，采用非线性菜叶摆振阻尼使地面共振动力学系统在自激振动区域呈现出有限幅度的极限环振动，同时也避免了系统在该区域运动发散，且极限环振动幅值与非线性阻尼相关。关键词：地面共振；自激振动}Coleman方法}分岔理论；极限环振动中图分类号：V211．52文献标识码：A文章编号：1005．2615(2011)03—0351—06InvestigationofHelicopterGroundResonanceBasedonBifurcationTheoryShaoSong，ZhuQinghua，ZhangChenglin，NiXianping(Sciencea

3、ndTechnologyonRotorcraftAeromechanicsLaboratory，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：BasedontheLagrangianmethod，thecoupledrotor／fuselagegroundresonancemodelispre—sented，consideringtheeffectofnonlinearbladelagdamping．Thenonlinearbifurcationtheoryisappliedtothe

4、boundarypredictionofself-excitedoscillationzoneofnon-·dampinggroundresonancedynamicsys··tern．AndthevalidationofthesystemispresentedwiththeresultofclassicColemancharacteristicequa—tionmethod．Thenonlinearbifurcationtheoryisalsousedtoinvestigatethedynamicbehaviorsofgroundresonancesystemswithbladela

5、gandwithoutdamping．Itisshownthatthesystemcontainingthebladelagdampingproceedsthelimitcycleoscillation(LCO)andavoidsthemotiondivergenceinself-excitedoscillation7．one．Moreover，theamplitudeofLCOisrelatedtothenonlineardamping．Keywords：groundresonance；self—excitedoscillation；Colemantheory；bifurcation

6、theory；limitcycleosci】lation直升机“地面共振”是一种旋翼和机体耦合的自激振动，地面共振的发散程度极大，往往在几秒钟内就会导致机体及旋翼的破坏[1]。经典的地面共振分析模型由Coleman和Feignold在1958年完成，该模型能够较为准确地确定直升机地面共振的稳定性边界[2】。近年来，Zhao等[3]、Smith和Howardcq和胡国才[5]等对该问题进行了深入的研究，并取得了较为理想的分析结果。前述的直升机地面共振理论多集中于线性模型，现代直升机设计过程中非线性阻尼器的引入避免了地面共振问题的发生，而基于线性假设的地面共振模型显然不适应对其动力学特性进

7、行预测及分析[6]，近年来兴起的非线性分岔理论揭示了系统的各种运动状态之间的相互联系，能够有效地分析振动系统的非线性基金项目：航空科学基金(08A52003)资助项目．收稿日期：2010-11—16；修订日期：2011—03—21通讯作者：张呈林，男，教授，博士生导师，E—mail：zcIntae@nuaa．edu．cn。352南京航空航天大学学报第43卷动力学特性[7]。由于直升机地面共振问题的复杂性，即使简单的分析模型在推导的过程中仍然需要