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多旋翼飞行器涡环状态数值模拟

航空动力学报 2020年第5期35卷 1018-1028页

作者：王军杰陈仁良王志瑾陆嘉鑫南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

旋翼类飞行器在进入涡环状态时极易发生安全事故。采用基于非结构网格的滑移网格技术对多旋翼飞行器的气动特性进行了数值模拟,并进行了试验验证。分别模拟了多旋翼飞行器垂直下降状态和30°斜向下下降状态时的流场,得到该状态下多旋翼... 详细信息

旋翼类飞行器在进入涡环状态时极易发生安全事故。采用基于非结构网格的滑移网格技术对多旋翼飞行器的气动特性进行了数值模拟,并进行了试验验证。分别模拟了多旋翼飞行器垂直下降状态和30°斜向下下降状态时的流场,得到该状态下多旋翼飞行器的气动特性和滑流区流场规律,并分析了力与功率的变化规律。研究发现:多旋翼飞行器在垂直下降状态和30°斜向下状态均会进入涡环状态,在垂直下降速度为4 m/s时,多旋翼飞行器已经处于涡环状态,旋翼的拉力损失会达到15%,旋翼功率随下降速度的增大先增大后减小,且不同旋翼拉力大小和功率大小不一致。当30°斜下降速度为4~6 m/s时,多旋翼飞行器处于涡环状态。该结论可为多旋翼无人机的安全飞行提供参考。

关键词：多旋翼飞行器气动特性悬停工况涡环状态气动干扰

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直升机旋翼黏弹阻尼器时域动力学建模与分析

航空学报 2015年第6期36卷 1905-1914页

作者：李锐锐虞志浩杨卫东武珅南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家重点实验室南京210016

建立一种适用于旋翼气动弹性分析的黏弹阻尼器模型,该模型考虑了黏弹材料本身的刚度非线性及激振力频率和幅值对黏弹阻尼器应力-应变关系的影响。通过引入新型几何非线性弹簧模块,根据需要调整模型的刚度变化规律,避免了现有黏弹阻尼器... 详细信息

建立一种适用于旋翼气动弹性分析的黏弹阻尼器模型,该模型考虑了黏弹材料本身的刚度非线性及激振力频率和幅值对黏弹阻尼器应力-应变关系的影响。通过引入新型几何非线性弹簧模块,根据需要调整模型的刚度变化规律,避免了现有黏弹阻尼器模型模拟不同类型材料时因刚度变化规律差异而需重新建模的缺陷,模型适应性强。模型采用多个内变量场,既能体现阻尼器幅变特性,也能准确反映多频激励下的黏弹性特性。以两种不同类型黏弹材料制造的黏弹阻尼器为研究对象,在旋翼黏弹阻尼器的典型工作幅值和频率范围内,进行了简谐实验。利用建立的旋翼黏弹阻尼器非线性时域动力学模型,计算不同类型黏弹材料制造的阻尼器在多种应变幅值、频率下的动态特性并与实验相比较,分析了黏弹阻尼器损耗模量、储能模量频变特性和双频激励对阻尼器的影响。结果表明,建立的非线性黏弹阻尼器动力学模型能够更好地反映不同类型黏弹材料构成的黏弹阻尼器的动刚度和阻尼,适合于直升机旋翼载荷计算和气动弹性分析。

关键词：旋翼动力学阻尼器黏弹材料非线性

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小型无人倾转旋翼机全模式飞行操纵控制

南京航空航天大学学报 2009年第4期41卷 439-444页

作者：郭剑东宋彦国夏品奇南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

研究了倾转旋翼机的飞行数学方程,建立了小型无人倾转旋翼机在直升机、倾转及飞机飞行模式的飞行力学仿真模型,计算得出配平工作点处各通道的操纵量和飞行器的飞行姿态,通过各飞行模式的仿真结果确定了该飞行器的全模式飞行策略,飞行试... 详细信息

研究了倾转旋翼机的飞行数学方程,建立了小型无人倾转旋翼机在直升机、倾转及飞机飞行模式的飞行力学仿真模型,计算得出配平工作点处各通道的操纵量和飞行器的飞行姿态,通过各飞行模式的仿真结果确定了该飞行器的全模式飞行策略,飞行试验表明仿真结果符合倾转旋翼机的飞行特性。最后利用特征结构配置算法对小型倾转旋翼机进行解耦控制,并得到良好的解耦效果。

关键词：倾转旋翼机配平解耦控制

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倾转旋翼飞行器旋翼对机翼向下载荷计算模型

航空动力学报 2011年第2期26卷 468-474页

作者：曹芸芸陈仁良南京航空航天大学航空宇航学院直升机旋翼动力学重点实验室南京210016

针对倾转旋翼飞行器悬停和小速度前飞的直升机飞行模式下旋翼下洗流对机翼的气动干扰影响,建立了一个机翼向下载荷的计算模型.该模型中,最关键的是建立旋翼对机翼的气动干扰面积模型.此模型考虑了倾转旋翼飞行器几何尺寸条件、发动机短... 详细信息

针对倾转旋翼飞行器悬停和小速度前飞的直升机飞行模式下旋翼下洗流对机翼的气动干扰影响,建立了一个机翼向下载荷的计算模型.该模型中,最关键的是建立旋翼对机翼的气动干扰面积模型.此模型考虑了倾转旋翼飞行器几何尺寸条件、发动机短舱倾转角和飞行状态等参数.最后将此模型集成到XV-15倾转旋翼飞行器飞行动力学模型中,进行配平计算,配平结果表明该倾转旋翼飞行器旋翼对机翼气动干扰产生的向下载荷模型是合理和有效的,适用于倾转旋翼飞行器的飞行动力学研究.

关键词：倾转旋翼飞行器飞行动力学气动干扰配平向下载荷

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直升机机身对旋翼气动干扰的计算

南京航空航天大学学报 2003年第3期35卷 242-247页

作者：徐国华李春华南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家重点实验室南京210016

建立了一个全耦合的机身对旋翼气动干扰的迭代计算方法。在该方法中 ,使用自由涡系模型代表旋翼对干扰流场的影响 ,使用三维面元模型替代机身的作用 ,并采用了一个基于“分析数值解匹配”方法的贴近涡 /面干扰模型以改进机身引起尾迹畸... 详细信息

建立了一个全耦合的机身对旋翼气动干扰的迭代计算方法。在该方法中 ,使用自由涡系模型代表旋翼对干扰流场的影响 ,使用三维面元模型替代机身的作用 ,并采用了一个基于“分析数值解匹配”方法的贴近涡 /面干扰模型以改进机身引起尾迹畸变的计算。应用该分析方法 ,以 Maryland大学 4片桨叶的模型旋翼和机身为算例 ,计算了悬停和前飞状态机身对旋翼的气动干扰影响。计算结果表明 ,机身对旋翼气动干扰在悬停和前飞时是不同的 ,且从悬停至前飞 ,机身对旋翼平面某方位的诱导速度存在一个从上洗至下洗的过渡。

关键词：直升机机身旋翼气动干扰计算 “分析数值解匹配”方法自由尾迹

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电动直升机概念设计与分析

航空学报 2017年第7期38卷 34-42页

作者：赵洪李建波刘铖南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

根据当前电池与电动机特性分别建立适合电动直升机的能源与动力系统数学模型,提出满足电动直升机的3种能源方案,构建出一套适合电动直升机概念设计的总体参数选择与优化方法,并结合任务剖面需求对采用3种能源方案的电动直升机展开总体... 详细信息

根据当前电池与电动机特性分别建立适合电动直升机的能源与动力系统数学模型,提出满足电动直升机的3种能源方案,构建出一套适合电动直升机概念设计的总体参数选择与优化方法,并结合任务剖面需求对采用3种能源方案的电动直升机展开总体参数的选择与敏感性分析。受当前电池技术水平发展,电动直升机的久航性能与燃油动力直升机相比有较大差距。通过参数敏感性分析方法得出,电动直升机具有与燃油直升机不同的设计特征,电动直升机应结合动力及能源系统特征进行针对性设计。

关键词：电动直升机概念设计飞行性能优化敏感性分析

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碟形轴对称无人直升机总体设计

南京航空航天大学学报 2005年第4期37卷 479-484页

作者：吴剑邵松宋彦国张呈林南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家重点实验室南京210016

在研究碟形轴对称无人直升机气动特性的基础上,选择碟形无人直升机总体参数并提出了一个总体方案;给出了碟形无人直升机的飞行性能计算方法;建立了碟形无人直升机飞行动力学模型,分析碟形无人直升机的操纵性和稳定性,并进行飞行仿真验... 详细信息

在研究碟形轴对称无人直升机气动特性的基础上,选择碟形无人直升机总体参数并提出了一个总体方案;给出了碟形无人直升机的飞行性能计算方法;建立了碟形无人直升机飞行动力学模型,分析碟形无人直升机的操纵性和稳定性,并进行飞行仿真验证。结果表明:本文提出的碟形无人直升机的总体设计方案和设计方法是可行的。

关键词：无人直升机碟形轴对称总体设计仿真

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桨根弹性约束刚度对无人直升机飞行品质影响

航空动力学报 2017年第7期32卷 1658-1665页

作者：计宏伟赵洪李建波姬乐强南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

基于美国陆军航空设计标准ADS-33E-PRF,从稳定性、操纵性和轴间耦合3个方面,对"跷跷板"式旋翼桨榖加装弹性支承件后的"翼扇涵体"无人直升机进行飞行品质评价。简要介绍了样例无人直升机的飞行动力学模型;结合无人直升机的飞行操纵特点,... 详细信息

基于美国陆军航空设计标准ADS-33E-PRF,从稳定性、操纵性和轴间耦合3个方面,对"跷跷板"式旋翼桨榖加装弹性支承件后的"翼扇涵体"无人直升机进行飞行品质评价。简要介绍了样例无人直升机的飞行动力学模型;结合无人直升机的飞行操纵特点,对ADS-33E-PRF中有关稳定性、操纵性和轴间耦合的内容做了适应性剪裁;以旋翼桨根加装了弹性支承件的样例直升机为例,计算不同弹性约束刚度下的配平特性和飞行品质参数,结合飞行品质评价方法,对样例无人直升机的飞行品质进行评价和比较分析。结果表明:桨根弹性约束刚度对飞行品质中的稳定性、操纵性和轴间耦合3个方面均有影响,并且刚度系数取1左右比较合适。

关键词：直升机飞行品质稳定性操纵性轴间耦合弹性约束刚度

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自适应旋翼性能研究进展

航空学报 2018年第4期39卷 22-41页

作者：韩东董晨魏武雷桑玉委南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

自适应旋翼不同于常规被动旋翼设计,通过主动改变旋翼参数,优化旋翼升阻比,以适应飞行环境和飞行状态的变化,从而降低旋翼需用功率、提升直升机飞行性能。本文归纳了自适应旋翼在提升旋翼性能方面的国内外研究进展,主要包括:变转速旋翼... 详细信息

自适应旋翼不同于常规被动旋翼设计,通过主动改变旋翼参数,优化旋翼升阻比,以适应飞行环境和飞行状态的变化,从而降低旋翼需用功率、提升直升机飞行性能。本文归纳了自适应旋翼在提升旋翼性能方面的国内外研究进展,主要包括:变转速旋翼、变直径旋翼、独立桨距控制旋翼、智能扭转旋翼以及桨叶翼型变体等,并对自适应旋翼提升旋翼性能方面的研究进展进行了总结和展望。

关键词：直升机旋翼自适应性能研究进展