摘要：针对单发、全发失效(OEI/AEI)后提升倾转旋翼机安全性的需求,基于最小化回避区思想分析预测倾转旋翼机的高度-速度低速回避区。首先,引入混合操纵模型,建立倾转旋翼机发动机失效后增广的二维纵向刚体飞行动力学模型,基于最优控制理论将倾转旋翼机低速回避区边界转化为安全着陆问题;然后,构建倾转旋翼机发动机失效后安全着陆飞行的连续非线性最优控制模型,采用间断有限元法(DPG)和非线性规划算法进行求解;最后,以XV-15为研究对象,验证了算法的准确性,并研究了不同飞行重量、操纵要求下,倾转旋翼机的单发、全发失效的高度-速度低速回避区,分析了倾转短舱对低速回避区的影响,给出了XV-15单发失效的垂直起飞最大安全重量。

摘要：作动器系统是组成直升机结构响应主动控制(ACSR)系统的重要子系统之一,为解决离心式作动器同时实现输出力幅值、相位和频率跟踪以及输出力跟踪误差问题,提出了一种基于滑模变结构控制的变滑模面控制(VSMSMC)方法。首先,根据离心式作动器原理建立了偏心块的输出力方程以及包含参数变化、外部扰动及线性摩擦等不确定因素的永磁同步电机(PMSM)动态方程;然后,通过对离心式作动器输出力控制原理进行分析,结合滑模控制理论的特点,将离心式作动器偏心块相位控制期望信号引入滑模控制的滑模面方程,设计了基于PMSM电流环的变滑模面滑模控制律,并利用李雅普诺夫函数证明了所设计的滑模控制律的可达性和稳定性。最后,在MATLAB/Simulink环境下将所设计控制律应用于离心式作动器输出力控制进行了仿真实验,与现有方法相比,所设计控制律能够较好地同时跟踪期望谐波力的幅值、相位和频率,提高了离心式作动器跟踪精度和离心作动器启动时的输出力跟踪响应速度并具有较好的抗干扰能力。

摘要：建立一套能够耦合非定常舰船流场的共轴刚性旋翼直升机飞行动力学模型,以研究该旋翼飞行器在着舰过程中的飞行特性。在舰艉流场模拟方面,采用分离涡方法以获得高精度非定常流场数据;在飞行力学建模方面,引入上下旋翼干扰因子建立共轴刚性旋翼诱导速度模型,并采用等效挥舞运动概念建立其挥舞运动方程;基于“单向耦合”思想构建了计算流体动力学(CFD)向飞行力学模型的数据传递策略,并分别以XH-59A直升机和UH-60A/SFS2组合为算例验证了飞行动力学模型和数据传递策略的正确性。以SFS2舰船模型和XH-59A共轴刚性旋翼直升机组合为研究对象,从直升机操纵余量和非定常载荷水平两方面分析了着舰过程中舰艉流场对共轴刚性旋翼直升机的扰动特征。时均研究结果显示:由于共轴上下旋翼受时均流场的扰动存在差异,飞行员在增大总距以维持高度稳定的同时,还需要减小差动总距以保持机头朝向的稳定。非定常水平研究结果表明:对于共轴构型直升机,舰船流场对拉力及俯仰力矩的非定常扰动,是引起飞行员工作载荷增大的主要因素。

摘要：采用模态综合技术建立了旋翼与机体耦合气动机械稳定性分析模型,并以采用无轴承旋翼的轻型直升机为研究对象,依据机体动力学特性试验数据和旋翼设计数据,进行了地面共振和空中共振分析。研究了一些设计因数对稳定性的影响,讨论了从设计上增大阻尼的方法和在分析方法上还应注重的研究内容,研究结果表明,安装减摆器,并提高其阻尼效率,以及设计对阻尼有利的桨叶气弹耦合是消除无轴承旋翼地面共振和空中共振的重要设计措施。

摘要：针对倒频谱分析方法难以提取滚动轴承早期微弱故障的问题,提出了一种利用最小熵反褶积(minimum entropy deconvolution,简称MED)和倒包络谱分析的故障特征提取方法,并应用于滚动轴承诊断中。首先,采用MED方法对故障信号进行降噪处理,同时增强信号中的周期成分;然后,计算降噪后信号的包络,再对包络信号进行倒频谱分析;最后,得到倒包络谱,提取故障特征。试验结果表明,所提出的方法优于传统的倒频谱分析,能够有效提取强背景噪声下的滚动轴承早期故障特征频率信息。

摘要：针对倾转旋翼机,开展了悬停状态气动干扰风洞试验和数值模拟研究。试验中,测量了悬停状态下的旋翼升力、扭矩以及半模机翼的气动力。同时,采用运动嵌套网格方法,通过求解N-S方程对机翼倾角0°和90°两种状态进行数值模拟,开展了数值模拟与风洞试验的相关性分析研究,验证了该数值模拟方法的有效性。结果表明:不考虑机身气动力时,孤立旋翼、机翼攻角0°和机翼攻角90°三种状态下旋翼气动特性差异不明显;考虑机身气动力时,机翼攻角0°时,机身产生约18.2%向下载荷,单片桨叶和机身出现强烈非定常气动特性,其中桨叶升力系数动态值与平均值比为9.8%,机身升力系数动态值与平均值比为18.38%。

摘要：针对倾转旋翼,开展了悬停及巡航状态气动特性的风洞试验和数值模拟研究。试验中,采用六分量天平和扭矩天平,测量了悬停和巡航状态下的旋翼拉力和扭矩,获得了一些倾转旋翼悬停效率和巡航效率的试验数据,验证了设计的倾转旋翼的气动性能。为了分析流场特征,采用运动嵌套网格方法,通过求解NS方程对倾转旋翼流场进行数值模拟,并开展了数值模拟与风洞试验的相关性对比分析研究,验证了数值模拟方法的有效性。同时,获得了桨叶表面压力、桨尖涡以及诱导速度分布特性。

摘要：针对倾转旋翼机近地面跃障飞行仿真分析需求,提出了2种基于最优控制理论的倾转旋翼机跃障机动数值仿真分析模型。首先,基于倾转旋翼机纵向飞行动力学模型进行地面效应影响修正;其次,模型一结合逆仿真的预定轨迹方法,建立跃障飞行最优化轨迹逆解模型,模型二针对跃障机动进行详细解析,制定合理跃障飞行的目标、路径约束和边界约束条件,构建出倾转旋翼机跃障飞行无预定轨迹的最优控制模型;并采用直接多重打靶法和非线性规划算法进行求解;最后,以XV-15为研究对象,针对2种最优控制模型进行跃障飞行仿真分析,给出了2种模型的最优化飞行和操纵的时间历程。

摘要：主动控制旋翼可用于减振、降噪、性能提升等,被称为下一代旋翼。经典的频域HHC算法常受限于作动器性能饱和,极大的降低了控制性能。在基于1-范数约束的二次规划(QP)法的基础上,提出了一种迭代-QP算法,进一步减小了控制信号的保守,提升了控制性能。采用一副装有主动控制后缘襟翼(ACF)旋翼的线性模型进行仿真,并与缩放、截断、自动权重、序列二次规划、1-范数-QP法进行比较,展现了迭代-QP法处理HHC中作动器饱和问题的优越性。

摘要：针对带有后掠、下反构型的复杂三维外形旋翼气弹稳定性问题进行分析。基于中等变形梁理论以及Hamilton原理,在桨叶运动学描述中引入节点转换矩阵在有限元总体阵组集中引入变形相容原则,建立面向复杂三维外形旋翼的结构动力学模型,并在算例验证的基础上针对复杂三维外形旋翼气弹稳定性问题展开参数影响分析。研究表明:桨尖后掠引起挥舞-扭转结构负耦合效应,造成一阶扭转模态频率和模态阻尼比降低,一阶扭转模态阻尼最大降低90%;桨尖下反引起摆振-扭转结构正耦合效应,造成二阶摆振模态频率降低,一阶扭转模态阻尼比最大降低62%,采用后掠带下反设计会大大降低扭转稳定性。