目錄
前言
第1章 緒論
1.1 引言 001
1.2 直升機(jī)旋翼構(gòu)型及特點(diǎn) 001
1.3 直升機(jī)旋翼氣彈動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀 005
1.3.1 旋翼氣動(dòng)力環(huán)境及氣彈動(dòng)力學(xué)特點(diǎn) 005
1.3.2 復(fù)合材料旋翼槳葉氣彈研究現(xiàn)狀 008
1.4 直升機(jī)旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀 014
1.4.1 旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn) 014
1.4.2 “地面共振”和“空中共振”研究現(xiàn)狀 015
1.5 傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)氣彈動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀 018
1.5.1 傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)構(gòu)型及特點(diǎn) 018
1.5.2 螺旋槳飛機(jī)模式前飛時(shí)的氣彈動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀 023
1.5.3 轉(zhuǎn)換飛行時(shí)的氣彈動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀 025
1.6 本書(shū)特色及內(nèi)容安排 027
第2章 旋翼槳葉動(dòng)態(tài)失速氣動(dòng)力與入流模型
2.1 引言 030
2.2 動(dòng)態(tài)失速氣動(dòng)力模型 030
2.2.1 Peters有限狀態(tài)氣動(dòng)力模型 031
2.2.2 ONERA動(dòng)態(tài)失速氣動(dòng)力模型 036
2.2.3 Leishman-Beddoes動(dòng)態(tài)失速氣動(dòng)力模型 039
2.3 動(dòng)態(tài)入流模型 043
2.3.1 動(dòng)態(tài)失速的二維動(dòng)態(tài)入流模型 043
2.3.2 Peters-He三維有限狀態(tài)動(dòng)態(tài)入流模型 044
2.3.3 旋翼自由尾跡入流模型 048
2.3.4 傾轉(zhuǎn)旋翼尾跡動(dòng)態(tài)彎曲入流模型 056
第3章 可變翼型槳葉動(dòng)態(tài)失速氣動(dòng)力模型
3.1 引言 061
3.2 ONERA動(dòng)態(tài)失速氣動(dòng)力模型的改進(jìn) 061
3.3 翼型總氣動(dòng)力 063
3.4 可變翼型氣動(dòng)載荷計(jì)算與驗(yàn)證 064
3.4.1 翼型坐標(biāo)系及翼型形狀改變 065
3.4.2 后緣小翼偏轉(zhuǎn)但翼型不做變距運(yùn)動(dòng)的可變翼型 066
3.4.3 未變形翼型動(dòng)態(tài)失速 068
3.4.4 后緣小翼偏轉(zhuǎn)且翼型做變距運(yùn)動(dòng)的可變翼型 070
3.5 Peters-He三維有限狀態(tài)動(dòng)態(tài)入流計(jì)算與驗(yàn)證 078
第4章 復(fù)合材料梁幾何精確結(jié)構(gòu)力學(xué)
4.1 引言 083
4.2 廣義Timoshenko梁幾何精確結(jié)構(gòu)力學(xué)建模 084
4.2.1 幾何非線性三維彈性分析 084
4.2.2 二次漸近精確應(yīng)變能 086
4.2.3 廣義Timoshenko應(yīng)變能 088
4.3 一維梁幾何精確運(yùn)動(dòng)方程及求解 091
4.4 復(fù)合材料梁幾何精確結(jié)構(gòu)力學(xué)模型驗(yàn)證 097
4.4.1 復(fù)合材料薄壁盒形梁算例驗(yàn)證 097
4.4.2 彎曲斜率和扭轉(zhuǎn)角驗(yàn)證 098
4.4.3 旋轉(zhuǎn)梁固有頻率驗(yàn)證 105
4.4.4 彈性耦合梁非線性變形 107
本章附錄———各薄壁盒形梁的剖面矩陣 109
第5章 復(fù)合材料槳葉幾何精確結(jié)構(gòu)力學(xué)
5.1 引言 113
5.2 復(fù)合材料槳葉靜彎曲和靜扭轉(zhuǎn) 113
5.3 復(fù)合材料槳葉共振圖 122
5.4 復(fù)合材料槳葉非經(jīng)典效應(yīng) 124
5.4.1 剖面翹曲 125
5.4.2 橫向剪切變形 135
本章附錄———各彈性耦合槳葉的剖面矩陣 141
第6章 懸停狀態(tài)下復(fù)合材料槳葉幾何精確氣彈動(dòng)力學(xué)
6.1 引言 144
6.2 復(fù)合材料槳葉幾何精確氣彈建模與響應(yīng)求解方法 145
6.3 槳葉幾何精確氣彈模型驗(yàn)證 149
6.4 槳葉幾何精確氣彈響應(yīng) 150
6.5 非經(jīng)典效應(yīng)對(duì)幾何精確氣彈響應(yīng)的影響 160
6.5.1 剖面翹曲對(duì)幾何精確氣彈響應(yīng)的影響 160
6.5.2 橫向剪切變形對(duì)幾何精確氣彈響應(yīng)的影響 162
6.6 槳葉幾何精確氣彈穩(wěn)定性 163
6.6.1 槳葉幾何精確氣彈穩(wěn)定性求解方法 163
6.6.2 槳葉幾何精確氣彈穩(wěn)定性驗(yàn)證 164
6.6.3 槳葉橫向剪切變形對(duì)幾何精確氣彈穩(wěn)定性的影響 174
6.6.4 槳葉預(yù)彎曲對(duì)幾何精確氣彈穩(wěn)定性的影響 177
第7章 前飛狀態(tài)下復(fù)合材料槳葉幾何精確氣彈動(dòng)力學(xué)
7.1 引言 186
7.2 前飛狀態(tài)下槳葉幾何精確氣彈建模 187
7.2.1 前飛狀態(tài)下槳葉幾何精確結(jié)構(gòu)建模 187
7.2.2 前飛狀態(tài)下槳葉氣動(dòng)力建模 188
7.2.3 前飛狀態(tài)下旋翼配平算法 189
7.3 前飛狀態(tài)下槳葉幾何精確氣彈響應(yīng) 192
7.3.1 空間域有限元離散 192
7.3.2 Newmark數(shù)值積分法氣彈響應(yīng)求解 193
7.3.3 槳葉幾何精確氣彈響應(yīng)的收斂性 195
7.3.4 旋翼槳葉氣彈響應(yīng)飛行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證 210
7.4 前飛狀態(tài)下槳葉非經(jīng)典效應(yīng)對(duì)幾何精確氣彈響應(yīng)的影響 214
7.4.1 彈性耦合效應(yīng)對(duì)槳葉幾何精確氣彈響應(yīng)的影響 214
7.4.2 橫向剪切變形對(duì)槳葉幾何精確氣彈響應(yīng)的影響 223
7.5 前飛狀態(tài)下槳葉幾何精確氣彈穩(wěn)定性 227
7.5.1 前飛狀態(tài)下槳葉幾何精確氣彈穩(wěn)定性求解 227
7.5.2 前飛狀態(tài)下槳葉幾何精確氣彈穩(wěn)定性驗(yàn)證 227
7.6 槳葉橫向剪切變形和預(yù)彎曲對(duì)幾何精確氣彈穩(wěn)定性的影響 230
7.6.1 槳葉橫向剪切變形對(duì)幾何精確氣彈穩(wěn)定性的影響 230
7.6.2 槳葉預(yù)彎曲對(duì)幾何精確氣彈穩(wěn)定性的影響 231
第8章 無(wú)軸承旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械動(dòng)力學(xué)
8.1 引言 236
8.2 坐標(biāo)系 236
8.3 旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械動(dòng)力學(xué)方程 239
8.3.1 耦合結(jié)構(gòu)虛位能 240
8.3.2 耦合結(jié)構(gòu)虛動(dòng)能 242
8.3.3 耦合結(jié)構(gòu)外力虛功 245
8.4 旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程有限元離散 249
8.4.1 無(wú)軸承旋翼槳葉單元離散 250
8.4.2 無(wú)軸承旋翼槳葉邊界條件 252
8.4.3 無(wú)軸承旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)有限元矩陣組集 255
8.5 無(wú)軸承旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性瞬態(tài)求解 256
8.5.1 無(wú)軸承旋翼槳葉模態(tài)分析 256
8.5.2 旋翼耦合配平計(jì)算 257
8.5.3 時(shí)間域瞬態(tài)擾動(dòng)分析 259
8.6 無(wú)軸承旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性驗(yàn)證 261
8.6.1 無(wú)軸承旋翼槳葉動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證 262
8.6.2 無(wú)軸承旋翼耦合配平算法驗(yàn)證 264
8.6.3 耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性驗(yàn)證 265
第9章 不同槳尖形狀無(wú)軸承旋翼／機(jī)體
耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械動(dòng)力學(xué)
9.1 引言 269
9.2 不同槳尖形狀的耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械動(dòng)力學(xué)建模 269
9.2.1 槳尖坐標(biāo)系 270
9.2.2 槳尖動(dòng)力學(xué)方程 272
9.2.3 槳尖有限元方程 278
9.3 單折槳尖無(wú)軸承旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性 284
9.3.1 槳尖前掠和后掠對(duì)耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性的影響 284
9.3.2 槳尖上反和下反對(duì)耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性的影響 285
9.3.3 槳尖形狀組合對(duì)耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性的影響 287
9.3.4 槳尖尖削對(duì)耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性的影響 289
9.4 雙折槳尖無(wú)軸承旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性 291
9.4.1 雙折槳尖對(duì)耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性的影響 292
9.4.2 外側(cè)后折槳尖下反角對(duì)耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性的影響 293
9.4.3 外側(cè)后折槳尖后掠角對(duì)耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性的影響 295
9.4.4 內(nèi)側(cè)前折槳尖前掠角對(duì)耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性的影響 297
9.4.5 內(nèi)側(cè)前折槳尖起始位置對(duì)耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性的影響 298
9.4.6 外側(cè)后折槳尖起始位置對(duì)耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性的影響 299
第10章 有黏彈減擺器的無(wú)軸承旋翼／機(jī)體耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械動(dòng)力學(xué)
10.1 引言 301
10.2 黏彈減擺器非線性ADF模型 302
10.2.1 非線性遲滯模型參數(shù)識(shí)別的改進(jìn)粒子群算法 303
10.2.2 ADF模型參數(shù)識(shí)別 307
10.3 黏彈減擺器非線性ADF模型集成 310
10.4 有黏彈減擺器的耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性 314
10.4.1 地面工作時(shí)有黏彈減擺器耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性 315
10.4.2 懸停狀態(tài)下有黏彈減擺器耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性 322
10.4.3 前飛狀態(tài)下有黏彈減擺器耦合結(jié)構(gòu)氣動(dòng)機(jī)械穩(wěn)定性 329
第11章 傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)氣彈動(dòng)力學(xué)
11.1 引言 338
11.2 模型假設(shè)與參數(shù)無(wú)因次化 338
11.2.1 模型假設(shè) 338
11.2.2 模型參數(shù)無(wú)因次化 339
11.3 坐標(biāo)系 340
11.4 傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)各部件結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模 344
11.4.1 槳葉結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模 345
11.4.2 機(jī)翼／短艙耦合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模 346
11.4.3 機(jī)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模 347
11.4.4 槳葉與機(jī)翼的空間有限元離散 347
11.4.5 多槳葉坐標(biāo)系變換 348
11.5 傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)的旋翼氣動(dòng)力模型 349
11.5.1 基于 ＯＮＥＲＡ 非定常氣動(dòng)力模型的傾轉(zhuǎn)旋翼氣動(dòng)力
模型 349
11.5.2 氣動(dòng)力模型修正 353
11.6 傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)的機(jī)翼氣動(dòng)力模型 354
11.7 傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)氣彈動(dòng)力學(xué)方程組集與求解 355
11.7.1 旋翼／短艙／機(jī)翼半展耦合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程組集 355
11.7.2 旋翼／短艙／機(jī)翼／機(jī)體全展耦合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程組集 356
11.7.3 傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)氣彈動(dòng)力學(xué)方程求解方法 358
第12章 動(dòng)態(tài)傾轉(zhuǎn)旋翼氣彈分析
12.1 引言 361
12.2 動(dòng)態(tài)傾轉(zhuǎn)旋翼配平操縱 361
12.3 動(dòng)態(tài)傾轉(zhuǎn)旋翼氣彈響應(yīng) 365
12.4 動(dòng)態(tài)傾轉(zhuǎn)旋翼氣動(dòng)載荷 367
12.5 動(dòng)態(tài)傾轉(zhuǎn)旋翼氣彈穩(wěn)定性 372
第13章 轉(zhuǎn)換飛行時(shí)傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)氣彈分析
13.1 引言 378
13.2 轉(zhuǎn)換飛行時(shí)傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)配平操縱 378
13.3 轉(zhuǎn)換飛行時(shí)傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)氣彈響應(yīng) 382
13.4 轉(zhuǎn)換飛行時(shí)傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)氣動(dòng)載荷 389
13.5 轉(zhuǎn)換飛行時(shí)傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)氣彈穩(wěn)定性 394
第14章 螺旋槳飛機(jī)模式前飛時(shí)傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)氣彈動(dòng)力學(xué)
14.1 引言 407
14.2 前飛時(shí)半展耦合結(jié)構(gòu)準(zhǔn)定常氣彈動(dòng)力學(xué) 407
14.2.1 半展耦合結(jié)構(gòu)準(zhǔn)定常氣彈動(dòng)力學(xué)建模 407
14.2.2 半展耦合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型驗(yàn)證 411
14.2.3 半展耦合結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)顫振運(yùn)動(dòng)圖像 415
14.2.4 含機(jī)體自由度的半展耦合結(jié)構(gòu)氣彈穩(wěn)定性 422
14.2.5 機(jī)翼具有彎扭耦合的半展耦合結(jié)構(gòu)氣彈穩(wěn)定性 423
14.3 前飛時(shí)全展耦合結(jié)構(gòu)準(zhǔn)定常氣彈穩(wěn)定性 433
14.3.1 全展耦合結(jié)構(gòu)氣彈穩(wěn)定性 433
14.3.2 全展耦合結(jié)構(gòu)氣彈穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)參數(shù)影響 437
14.4 前飛時(shí)傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)非定常氣彈動(dòng)力學(xué) 441
14.4.1 前飛時(shí)傾轉(zhuǎn)旋翼直升機(jī)非定常氣彈動(dòng)力學(xué)建模 441
14.4.2 前飛時(shí)旋翼非定常氣動(dòng)力建模 441
14.4.3 前飛時(shí)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)非定常氣彈穩(wěn)定性 443
參考文獻(xiàn) 445