悬停状态下跷跷板式无轴承尾桨气弹稳定性研究

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1、总第187期2016年第1期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUEGeneralSerialNo．187No．12016文章编号：1673—1220(2016)01-007-04悬停状态下跷跷板式无轴承尾桨气弹稳定性研究赵文梅，李建伟，赵军，冯拯桥(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要以某跷跷板式无轴承尾桨为研究对象，开展具有跷跷板与无轴承双重结构特性的尾桨的气弹稳定性分析研究。在考虑了集合型振型与周期型振型两种尾桨振型的基础上，建立跷跷板式无轴承尾桨动力学模型，研究了尾桨转速、尾桨总距及阻尼器阻尼刚度对尾桨摆振阻尼和阻尼比的影响。数值分析研究表明尾桨阻尼器

2、阻尼刚度对尾桨气弹稳定性具有显著影响，通过控制阻尼器刚度可以有效提高该型尾桨气弹稳定性。关键词跷跷板；无轴承；尾桨；阻尼器；气弹稳定性中图分类号：V211．47文献标识码：AAeroelasticStabilityAnalysisforBearingless—-TeeterTailRotorZHAOWenmei，LIJianwei，ZHAOJun，FENGZhenqiao(ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezheng333001，China)AbstractInthebackgroundofbearingles

3、s—teetertailrotor，consideringthestructurecharactersofbothteeterrotorandbearinglessrotor，anumericalmethodforaeroelasticstabilityanalysiswasdeveloped．Withconsideringcollectivemodeandcyclemodeoftailrotor，alsowithestablishingthedynamicalmodelofbearlingness—teeterrotor，theeffectsonthelagdampingandd

4、ampingratiooftailrotorwereresearchedbyconsideringthreeaspects，includingtherotatespeed，collectiveandthedamperstiffnessoftailrotor．Numericalanalysisshowedthatthestiffnessoftailrotordamperhadasignificanteffectontheaeroelasticstabilityoftailrotor；throughcontrollingthestiffnessofdampercouldeffectiv

5、elyimprovetheaeroelasticstabilityoftailrotor．Keywordsbearingless；tailrotor；damper；aeroelasticity0引言直升机尾桨作为直升机主要动部件之一，承担平衡反扭矩、提供航向操纵等重要作用⋯。相比于旋翼，尾桨具有尺寸小、转速高、结构相对简单等特点，因此，很多旋翼系统新技术都是从尾桨系统最先开始使用，并逐步成熟的。无轴承旋翼系统作为先进的旋翼系统设计技术，也是在尾桨上最先开始应用。作为一种先进尾桨结构型式，无轴承尾桨通过复合材料柔性梁的弹性变形取代传统尾桨毂的水平收稿日期：2015—08—31作者简介

6、：赵文梅(1986一)，女，甘肃敦煌人，硕士，工程师，主要研究方向：直升机旋翼动力学。·8·直升机技术总第187期铰、垂直铰和轴向铰，实现桨叶的挥舞、摆振和变距运动。相比于传统铰接式尾桨，具有结构简单、维护方便等优点。目前，无轴承尾桨在国外直升机上得到广泛应用，例如美国的UH一60、德国的BO一108、意大利的EH一101以及法国的AS35081等旧J。跷跷板式旋翼或尾桨，具有两片桨叶并通过中心挥舞铰连接，因而桨叶具有较大的绕中心铰的整体刚性角运动。跷跷板式尾桨具有结构简单，易于维护等优点，多用于轻型直升机。目前，我国正开展无轴承旋翼系统的相关研究工作旧。J，跷跷板式无轴承尾桨作为

7、无轴承型旋翼或尾桨系统的一个重要应用，一方面具有无轴承尾桨的特点，两片尾桨叶通过柔性梁连接在一起；另一方面具有跷跷板式尾桨的特点，尾桨叶与尾桨毂通过水平布置的弹性挥舞铰连接起来，在融合两者的优点的基础上，也给设计与分析工作带来了新的难点。跷跷板式无轴承尾桨虽然结构简单，但是动力学特性相比于传统的铰接式结构发生了显著改变。其一，桨叶载荷通过柔性元件的多路线传递给桨毂，导致传力路径与传力特性相对复杂；其二就是跷跷板无轴承尾桨具有复杂的弯曲一扭转耦合特征；其三就是跷跷板式无