一种防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于直升机动力学设计技术，涉及一种防止无轴承直升机地面共振的设计 方法。
【背景技术】
[0002] 经典的铰接式旋翼直升机防止地面共振的设计措施包括两个方面：频率和阻尼设 计，频率设计要求配置旋翼摆振后退频率0-〇^和机体在起落架上的固有频率ω Fi(i = 1，2,…，6)，使〇-〇^与ω Fi接近和相等的旋翼转速区设计在希望的位置；而阻尼设计要 求通过旋翼桨毂构型、减摆器布局与阻尼特性和起落架系统阻尼设计，消除额定转速内的 地面共振不稳定性，并具有足够的阻尼裕度，同时提供足够的阻尼，控制额定转速外的地面 共振不稳定转速区的下界转速距额定转速有足够的转速裕度。对于无轴承旋翼，由于其摆 振频率高，Ω-ω ζ与低阶ω Fi的共振转速区极易落在额定转速附近，机体在起落架上的频 率设计选择余地小；而无轴承旋翼桨毂与桨叶连接的柔性梁变形小，人工加装的阻尼器如 何使其提供足够的阻尼是该类旋翼构型设计的难点。因此，如何通过频率和阻尼设计来防 止无轴承旋翼直升机地面共振，使其满足型号规范或适航要求是突破无轴承旋翼设计技术 的关键之一。
[0003] 现有技术中，国内在上世纪八十年代开展过无铰旋翼空中共振课题研宄，桨毂构 型简单，无多路传力，没有开展地面共振研宄，更没有开展试验验证和型号研制。直到本世 纪初才开始研宄，才突出地面共振设计技术成为发展无轴承旋翼技术的关键地位，需要通 过对旋翼桨毂构型、减摆器布局与阻尼特性和起落架系统的关键设计参数进行研宄，并通 过试验全面验证，支持理论的发展，形成可靠的无轴承旋翼直升机地面共振设计标准或准 贝IJ。因此，开展防止无轴承旋翼直升机地面共振的设计方法研宄，掌握无轴承旋翼直升机地 面共振设计技术，是研发无轴承旋翼直升机的需要。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题：提出一种防止无轴承旋翼直升机地面共振的设计方 法，用于在无轴承旋翼直升机设计阶段通过参数设计可实现防止地面共振的可能。
[0005] 本发明的技术方案：通过多路传力桨毂构型、减摆器布局、柔性梁与袖套的刚度匹 配和提高减摆器阻尼的设计方法，通过机体在（滑橇）起落架上的频率和阻尼设计方法，来 实现防止无轴承旋翼直升机地面共振的目的。通过设计参数影响分析，分析了减摆器刚度、 阻尼、气动弹性对地面共振的影响，总结提出了防止无轴承旋翼直升机地面共振的设计准 则。
[0006] 一种防止无轴承旋翼直升机地面共振的设计方法，包括：
[0007] 第一，将柔性梁摆振刚度最低段位置左移，并缩短柔性梁和袖套长度来增加减摆 器刚度阻尼，从而提高减摆器阻尼效率；
[0008] 第二，通过增大刚度与阻尼之间的差距来设计机体在滑橇起落架上的频率和阻 尼；
[0009] 第三，通过减摆器刚度、阻尼以及气动弹性对地面共振的设计参数影响对减摆器 刚度和阻尼进行高低参数的配置。
[0010] 优选的是，所述提高减摆器阻尼效率的设计方法，包括在柔性梁弦向铺置一段阻 尼材料。
[0011] 在上述任一方案中优选的是，所述提高减摆器阻尼效率的设计方法，包括采用提 高减摆器阻尼的柔性梁与袖套刚度匹配设计，将柔性梁中部设计成为摆振向刚度的最低段 位置。
[0012] 在上述任一方案中优选的是，所述通过增大刚度与阻尼之间的差距包括降低刚度 和/或提高阻尼。
[0013] 在上述任一方案中优选的是，所述通过增大刚度与阻尼之间的差距包括提高机体 在起落架上航向模态频率和/或航向模态阻尼。
[0014] 在上述任一方案中优选的是，所述减摆器刚度、阻尼对地面共振的设计参数影响， 包括提高减摆器刚度和阻尼是否能提高转速稳定裕量。
[0015] 本发明关键点是：
[0016] 采用合理的桨毂构型与减摆器布局设计方法，合理的桨毂设计构型，柔性梁与袖 套刚度匹配设计方法，能有效的提高减摆器阻尼，预防地面共振的发生。
[0017] 调整机体在（滑橇）起落架上的频率和阻尼，能有效的预防地面共振。
[0018] 对无轴承旋翼减摆器刚度应设计得最低是防止无轴承旋翼地面共振的一个重要 设计措施，旋翼桨叶气动和刚度、质量分布设计提供了有利于防止地面共振的气动弹性耦 合效应。
[0019] 本发明的有益效果：本发明防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法，通过对无 轴承旋翼构型与减摆器布局设计、柔性梁与袖套刚度匹配设计、减摆器刚度阻尼直升机地 面共振特性、机体在（滑橇）起落架上的频率和阻尼设计措施研宄，以及旋翼升力、减摆器 刚度阻尼等重要的动力学设计参数对地面共振的影响研宄分析，提出防止无轴承旋翼地面 共振的设计措施，该方法具有很好的工程适用性，可实现在型号设计阶段达到预防地面共 振的目的。
【附图说明】
[0020] 图1是按照本发明防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法的一优选实施例的 无轴承旋翼桨毂构型和减摆器布局示意图。
[0021] 图2是按照本发明防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法的另一优选实施例 柔性梁上增加弦向阻尼材料的构型示意图。
[0022] 图3是图1所示实施例的摆振模态阻尼随袖套刚度增加而变化的示意图。
[0023] 其中，1为阻尼器，2为变矩拉杆，3为阻尼材料，4为柔性梁。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明所涉及的共轴刚性旋翼气动弹性响应分析方法做进一步 详细说明。
[0025] 实施例1、
[0026]