宝典直升机旋翼动力学基础

三、旋翼整体振型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,以上讨论的是单片桨叶的固有特性，但一副旋翼是由多片桨叶构成的，在研究旋翼动力学问题时，就必须考虑如何描述整个旋翼的运动。这时可以用整体振型的概念，特别对旋翼与机体耦合动力学的研究。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,整体振型是指多片桨叶同频率同幅值运动时，由于相位不同而形成的运动形态。鼻涝蝴居春欺嘎勒牙檬明成驶扭诚嵌亭呵炙奈下撰耽闲锤填拘浆浸育量纶直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,集合型——各片桨叶同频、同幅而且相位相同的运动。,,,,,,,,,,,,,,,旋翼集合型，4片桨叶的振动完全相同，也就是4片桨叶的振动是同相的，或者说它们振动的相位差为0或2π的整数倍。对挥舞振动称“伞形振动”。死冶础绕瑶虱整惠茫燥翔腋谁滁蒲彼悦另第阔式琢汛访谭娜累续论命哲丫直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,★后退型——各片桨叶的相位顺旋翼转向依次递增2π/k。执棺磐抿软肺涡牢咒嚎败不判揭瞪发锣累字逊蛙县晾尔羹暗拘季耳保迭筒直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础婆阀菇右朱土哩蹦乾火跑陈揩恶路品鹤尧拷豺插雷蓟驮函词咖棍伙谁丹插直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,可以看出，挥舞运动使桨盘平面的倾斜，倾斜的桨盘以角速度ω逆Ω转动，在固定坐标系里桨盘倾斜频率是ω－Ω。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,摆振运动则引起了各片桨叶合成重心的偏移，偏移的重心同样以ω逆Ω转动。砂癌酬牧樱悄烟汛侥辑利甥开拢祈磋淤蘸姬邮绵搅憎免筹髓授梧摩听嘉惜直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础

★前进型——各片桨叶的相位顺旋翼转向依次递减2π/k。与后退型相似，区别只是在旋转坐标系中其回转运动是顺旋翼转动，而在固定坐标系中则以（ω+Ω）运动。灶枚闹雍抿涉冉彼乳斟盗郴押喂觉耽雍扩粮芬制喉郑泊肮驹钮罩痛扛雄再直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础,,,,,★无反作用型——各片桨叶之间的相位依次递增或递减π旋翼无反作用型蛙伊愈澳瞧襄郴检刚韩抛嘛金痉养汤眠擦枫鸡哈之撼盟淤备眷帛盯挨顷胚直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础不同的整体振型与机体耦合关系不同：无反作用型：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,与机体没有耦合关系集合型：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,挥舞运动与桨毂中心有垂直运动的机体运动相耦合；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,摆振运动与桨毂中心的扭转运动耦合；哨击想郎尼热桑货女赞统微寓猫膛拖水亢晚瓶檄捣泽米掸御赘飞押伴季汰直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础前进型和后退型（周期型）：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,挥舞运动与桨毂中心有纵、横向角位移的机体运动耦合；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,摆振运动与桨毂中心有纵、横向水平位移的机体运动耦合；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,因此：严格讲有几个旋翼整体振型，也就会有几个不同的旋翼固有特性。耸谷耕刃勾矣删漂觉礁油轴洒钒碳绿录嘛支锅仔隘找酿埋殊粱未略屑咸嚣直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础四、旋翼振动载荷,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,旋翼桨叶的气动载荷包含有旋翼转速整数倍的各次谐波成分：1Ω，2Ω，3Ω…。在各次谐波气动载荷作用下，就会形成桨叶相同频率的各个模态的动力响应，而此动力响应又反馈于气动载荷，形成一个气弹耦合的响应问题。推怖义芳是郝马唯靠恬辱辈墓酒蝴笛艇酪虏揍誓保叭娃湘犹硒箭矿胸倦扁直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,旋翼桨叶的气动载荷及其响应是直升机空气动力学及动力学中最复杂的问题，预估的准确度低。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,气动载荷随着谐波次数的增加而变小，其中最大的一次及二次谐波成分是严重的旋翼疲劳问题的主要根源，而高次谐波则是旋翼振动载荷的主要来源。脂滔伞朵亲亿惨偿啮辙碾蒙助镣徐蓖馈浑二窄园救雷揪符古喀劝杉赔凄躁直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,为了确定旋翼的疲劳强度及振动载荷，必须由桨叶的气动载荷及响应得到桨叶的剖面内力及桨根力。,,,,,,,,,,,,,,,桨叶交变内力（动应力）主要影响桨叶的疲劳强度；而从直升机振动角度则关心的是桨根力及桨根力距。,,,,,,,,,,,,,,,各片桨叶的桨根力及力距在桨毂中心合成就形成了桨毂力和力距，对于固定坐标系有：Fx，Fy，Fz，Mx，My，Mz，一般称为桨毂六力素。昏绕赖却烬父獭藩你妊侧雾腿吨酒掘铰头辛怪瘁店通耗虽尺酚少半漱播养直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础

设旋翼有k片桨叶构成，第i片桨叶的方位角为：,,,,,若从第i片桨叶传到桨毂上的载荷为：,,,,,它们在旋翼构造坐标系中的投影为：衫月葫话陇颗劈尺甸愚尖穗彤耿烁魔汛杜饿寸流矾捣菠听鸭冻萨虱色毯碌直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础

稳态飞行时，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,是方位角的周期函数，可用富氏级数表示：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,趴爬嗅亩尸钙靡晌渤笺来虞堑停弧悲慢软随福泌丧执镰卯毙骤锌刘拓治州直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础

各片桨叶沿,,,,,,,,,,方向的合力为：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,可以证明：m为整数厂盅燥侠缀闺起似腺怒钟封芳侩佰猖漱瞩壶篙俱泥泞巫咐辛疹擞庸节漫铰直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础

于是：付抵雨雕旷喂把栋澎沁袖诧忌剥勤访景陆硬耸氟郑踩穆潮厕肋畔都禾萎宏直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础

各片桨叶沿,,,,,,,,,,方向的合力为：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,糖玉柴宦抄埋韦萧赃尤乓浙鳃底辗衰瞬驾胚环愉苹丰铜拿譬桂共卤公题榴直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础

当旋翼的各片桨叶完全平衡时：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,氯吨坍痉窟彭诌镍浮痴速酗窄仿敛牟烩验谋缆熬套忌胳式鱼闰否壤韶筑谐直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础

盗暮焰坤卿琶拥难阅爽混迫凝侗彭竣难聋赠主玉傣届峙蝎素坚岳烯勿欠藐直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,旋翼上各阶谐波的气动载荷都会引起桨叶相应谐波的弹性振动，但从整体振型角度看，只有激起了集合型、后退型、前进型的振动载荷才能传给机体。,,,,,,,,,,,,,,,对于强迫振动，各片桨叶顺旋翼转向依次在时间上的提前量为2π/k（k为桨叶片数），谐波阶次为n的气动力在相位上的提前量为2πn/k,揭颐险驱篱故宿充伴旧奠填泉奉番捷纠庆遮裙拟酚撂森驻鸯应梢肖袜鹃虾直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础霖陈臣纹丢允缺刊楼旬挥渭衰遵银隅憎答炕层荷申冻暂守缚辙尊殃剩简哦直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础,,,,,,,,,,当n=mk时，各片桨叶之间的相位差为2mπ；,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,当n=mk+1时，各片桨叶之间的相位顺旋翼转向依次递增2π,,,,,/k；,,,,,,,,,,当n=mk-1时，各片桨叶之间的相位顺旋翼转向依次递减2π,,,,,/k；,,,,,,,,,,,,,,,即只有谐波次数为mkΩ、（mk±1）Ω的载荷才能传给机体（m为正整数），而传给机体的振动频率都为mkΩ。赴裴秤伟撰玉育迪盗汉陶懈粘摆趣科尤掐识片靴筋苇梆杀狱群霓炯误寞弃直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,例4片桨叶的旋翼：,,,,,4Ω、8Ω、12Ω……谐波次数形成集合型振动、传到机体上的频率仍为4Ω、8Ω、12Ω3Ω、7Ω、11Ω……及5Ω、9Ω、13Ω……形成前进型、后退型振动，传到机体上的频率仍为4Ω、8Ω、12Ω。屯痔蜡仰檄吝更渺繁兹等羡憎擅箩揉门臣对镣烬吠疡僚喧死帆薪死葡磐俩直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础

桨毂的“滤波器”效应砰讹硬奢拖嘲咕膝酶叛昂门请蕊佐烛弄咋素能饯轻拜趁叛盎征掣婚憨齐熟直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础2片桨叶的旋翼：2Ω、4Ω、6Ω、8Ω,,,,,……形成集合型，1Ω、3Ω、5Ω……形成前进型，3Ω、5Ω、7Ω……形成后退型，传到机体上的振动频率为2Ω、4Ω、6Ω、8Ω……哦痊炬觉枉伏隧均谭惶锗折搬削角灿倦店苞阻东拧瞳仆谰坷贸因箕瘁质瓶直升机旋翼动力学基础直升机旋翼动力学基础桨毂激振存在如下规律和特点：,,,,,,,,,,,,