Аэроупругий расчет и балансировка одновинтового вертолета с бесшарнирным несущим винтом

• Автор: Гирфанов, Азат Марселович
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание.
Введение
1 Математическая модель пространственной балансировки вертолета
1.1 Общие положения
1.2 Методика решения задачи балансировки вертолета
1.3 Силы и моменты на несущем винте вертолета
1.4 Силы и моменты на рулевом винте
1.5 Силы и моменты, создаваемые планером вертолета
1.5.1 Учет влияния индуктивных скоростей на продольный момент фюзеляжа вертолета
1.5.2 Аэродинамический расчет горизонтального и вертикального оперения вертолета
2 Аэроупругая модель несущего винта в задаче балансировки вертолета
2.1 Основные положения и принятые гипотезы
2.1.1 Системы координат и углы, определяющие положение лопасти
2.2 Уравнения равновесия лопасти при совместном изгибе в двух плоскостях и кручении
2.2.1 Уравнения деформации упругой оси лопасти
2.2.2 Общие уравнения моментов внешних сил
2.2.2.1 Граничные условия на лопасти

2.3 Численная методика решения уравнений равновесия лопасти исследование ее сходимости
2.3.1 Построение интегрирующих матриц на основе "напряженного" сплайна
2.3.2 Приведение уравнений равновесия к матричной алгебраической форме
2.3.3 Методика расчета изгибных колебаний с применением разложения деформаций лопасти в ряд Фурье
2.3.4 Сравнительный анализ и исследование сходимости применяемых методик интегрирования
2.3.4.1 Сходимость результатов по количеству расчетных точек
по азимуту
2.3.4.2 Сходимость результатов по количеству расчетных точек
по длине лопасти
3 Силы и моменты на несущем винте в общем случае движения вертолета
3.1 Массово-инерционные нагрузки на элементе лопасти
3.2 Аэродинамическая нагрузка на несущем винте
3.2.1 Пересчет характеристик профиля к натурным числам Рейнольдса и Маха
3.2.2 Индуктивные скорости при полете вперед
3.3 Составляющие уравнения моментов внешних сил
3.4 Нагрузка на втулке несущего винта
4 Численная реализация пространственной модели балансировки вертолета

4.1 Оценка работоспособности пространственной модели
балансировки одновинтового вертолета
4.2 Анализ результатов применения пространственной модели
балансировки для вертолета с упругим бесшарнирным несущим винтом
4.2.1 Исходные данные
4.2.2 Исследование влияния упругости лопастей на балансировочные характеристики вертолета
4.2.3 Анализ возможности и необходимости комплексного решения задачи нагружения несущей системы и балансировки вертолета
5 Основные результаты и выводы
6 Литература

' Оц
1- ОЬ„ СОБТ] СОЯ 4 Н 51п4 + (соэт 4 + БШ 8тТ1С081)- ю 0
оз ) аз
+ (ьШ 4 БЩ 4 - СОБ 4 ят Г) СОБ 4) СОло;
й/Т|
СО = СОБ 4 +

сое р ят 4 + (соэ 4 сое 4 - ят 4 эт р ят 4) со

+ (эт 4 соя 4 - соя 4 эт Г) ят 4)

+ со

ЯЙЗ р - ЯШ 4СОЯ Г| (Оп0 + СОЯ 4 СОЯ Г| СО(-0.
(2.2)
где со4,соп,со4- компоненты вектора кривизны; сщ0, соп0 ,со0 - компоненты вектора кривизны исходного состояния; 4 - угол взмаха каждого элемента лопасти; р - угол отставания каждого элемента лопасти; с, - угол закручивания каждого элемента лопасти.
Выражения (2. 2) определяют упругую линию стержня с точностью до положения в пространстве.
Зависимость между обобщенными деформациями и внешним нагружением определяют физические соотношения. В данной работе в качестве физических соотношений используются известные соотношения Кирхгофа-Клебша, которые основаны на гипотезе Бернулли - Эйлера о том, что для бесконечно малого элемента стержня изгибающие моменты относительно главных центральных осей сечения пропорциональны компонентам вектора кривизны оси стержня по этим осям:
ю4 = М4; ЕОц юп = Мл; ООкр юс = Мс, (2. 3)
где М,МЦ,М - изгибающие моменты относительно соответствующих осей и крутящий момент относительно ОСИ 4-