Динамика и прочность авторотирующего несущего винта

• Автор: Полынцев, Олег Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 279 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Аббревиатуры

Введение

Глава 1. Модель авторотирующего несущего винта

1.1 Описание объекта исследования

1.2 Системы координат

1.3 Матрицы направляющих косинусов

1.4 Уравнение движения элемента лопасти

1.5 Уравнения движения несущего винта с жёсткими лопастями

1.6 Вектор погонной внешней силы

1.7 Уравнения движения ротора с нежёсткими лопастями

1.8 Влияние упругости на динамику несущего винта
1.9 Нагрузки на проводку системы управления
Выводы по Главе
Глава 2. Аналитические исследования динамики несущего винта
2.1 Основные допущения
2.2 Уравнения махового движения и авторотации
2.3 Решение уравнения махового движения
2.4 Решение уравнения авторотации
2.5 Интегральные характеристики
2.6 Методика расчёта характеристик несущего винта
2.7 Анализ устойчивости махового движения
2.8 Сравнительные результаты расчётов
2.9 Флаттер и дивергенция несущего винта
Выводы по Главе
Глава 3. Особенности динамики авторотирующего несущего винта
3.1 Динамика установившихся режимов
3.2 Анализ устойчивости махового движения
3.3 Особенности динамики неустановившейся авторотации
3.4 Нагрузки на втулку несущего винта
3.5 Нагрузки на проводку системы управления
Выводы по Главе
Глава 4. Моделирование автожира и экспериментальные исследования
4.1 Модель движения автожира

4.2 Экспериментальные исследования автожира А-
Выводы по Главе
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложения
Приложение 1. Описание автожира А-
Приложение 2. Пример практической оценки сходимости численного решения
Приложение 3. Вывод приближённых аналитических соотношений
Приложение 4. Анализ устойчивости махового движения
Приложение 5. Флаттер и дивергенция несущего винта
Приложение 6. Аэродинамические особенности авторотирующего несущего винта
Приложение 7. Характеристики авторотирующего несущего винта в горизонтальном полёте
Приложение 8. Влияние порывов ветра на динамику авторотирующего несущего
винта
Приложение 9. Влияние криволинейного движения на динамику авторотирующего несущего винта
Приложение 10. Нагрузки на втулку
Приложение 11. Нагрузки на проводку системы управления
Приложение 12. Акты внедрения

АББРЕВИАТУРЫ
АНС Авторотирующая несущая система
ВО Вертикальное оперение
ВСП Вращающаяся система координат ППУ
ГП Горизонтальный полёт
гш Г оризонтальный шарнир
ду Дифференциальное уравнение
ЛА Летательный аппарат
лки Лётно-конструкторские испытания
лтх Лётно-технические характеристики
мкэ Метод конечных элементов
мнк Матрица направляющих косинусов
МСА Международная стандартная атмосфера
нв Несущий винт
нзк Нормальная земная СК
нпк Научно-производственная корпорация
неп Невращающаяся система координат ППУ
ОАО Открытое акционерное общество
ОКБ Опытно-конструкторское бюро
ОКР Опытно-конструкторские работы
ош Осевой шарнир
ППУ Плоскость постоянных углов установки лопастей
ПС Плоскость симметрии
РАН Российская академия наук
РМУ Рычажный механизм управления
РУ Ручка управления
СБИ Система бортовых измерений
СибНИА Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина
СК Система координат
СО Сибирское отделение
ССК Связанная система координат летательного аппарата
СУ Силовая установка
цм Центр масс
шм Шарнирный момент
ЭВМ Электронно-вычислительная машина

1.7 УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ НЕСУЩЕГО ВИНТА С НЕЖЁСТКИМИ ЛОПАСТЯМИ
Упругость в плоскости взмаха
Существенной особенностью карданной схемы является то, что НВ сочетает в себе элементы как жесткого крепления лопастей, так и шарнирного. Принимается допущение, что лопасти обладают одномерной упругостью в плоскости взмаха. В плоскости вращения лопасти считаются абсолютно жёсткими, деформации кручения -несущественными [118], т.к. большая часть крутильных деформаций обусловлена, как правило, не упругостью самой лопасти, а её заделкой в осевом шарнире [16].
Для случая установившегося ГП ЛА выражение для абсолютного ускорения имеет вид = Пхг + Пхи, + и1 + ПхПхн + ПхПхг + 2Пхй, ,’и уравнение движения элемента
шгПх(г + и,) + тги1 + тгЙх12х(г + иД + 2тг£1хй| =11,+^. (1-29)
Вектор упругих перемещений в СК лопасти имеет выражение (рис. 1.15) ин = № У - г]т = [0 у 0]т (величина смещения вдоль лопасти вследствие изгиба г считается малосущественной).
Составляется уравнение изгиба. Вектор угловой скорости элемента лопасти в СК лопасти = С6С5йс. =[-фь8Рь -фьС^ Рь]т. Соотношение для радиус-вектора элемента жёсткой лопасти в СК лопасти Д. = [0 0 г + УиС^РД1. Отсюда (г +11| )ь =[0 у г + гу]т, где гу = у0С Д£рс. Следовательно, вектор ускорения авторотации и махового движения НВ определяется соотношением [йх(г + иД]ь = [ф^у-^дСр (г + гу) РДг + гу) -Зьу]т. Вектор ускорения упругого перемещения вычисляется выражением й ь = [0 у 0]т.
Поскольку вектор углового ускорения определяется формулой [Пх(г+ иД]ь = [фь8ру-фьСр (г + 2у) Рь(г+гу) -р,у]т, то, в свою очередь, выражение для вектора центробежного ускорения в СК лопасти имеет вид
(Пх[Пх(г+иД])ц =
МДРіД^д^у (г+гу)} ЧГь2{0,582Рс (г + гу) - у} - рь2у ¥Л0,582Рсу-С£(г + гу)}-р1> + 2у)
Вектор переносного ускорения 2(Пхй,)ь =[2фьу8р_ 0 — 2Рьу]т.
Рассматриваемая система (две лопасти, жёстко закреплённые на общем ГШ) идеализируется балкой с неравномерно распределёнными параметрами. Собственная жёсткость втулки,