后缘小翼智能旋翼有限偏角减振效果分析

刘士明, 杨卫东, 虞志浩, 董凌华, 陆凯华

(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)



后缘小翼智能旋翼有限偏角减振效果分析

刘士明, 杨卫东, 虞志浩, 董凌华, 陆凯华

(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)

建立了适合带后缘小翼的缩比模型智能旋翼减振优化分析方法。考虑小翼运动引起的气动力和惯性力对旋翼系统的影响，建立带后缘小翼的旋翼气动弹性分析模型，使用一种高效的代理模型方法计算带后缘小翼的翼型气动力。使用隐式梯形公式求解气弹耦合动力学方程得到桨叶的弹性响应，采用力积分法计算桨叶剖面振动载荷与桨毂载荷。以小翼操纵输入为设计变量，以桨毂载荷幅值为目标函数建立优化问题，使用最速下降法求解最佳减振效果对应的小翼偏转规律。结果表明本模型计算的结构与气动载荷可靠，对不同前进比状态，后缘小翼都能有效降低桨毂垂向振动载荷。使用直接约束法和目标权重法都能模拟小翼偏转能力不足的情况，小翼偏转能力对减振效果有明显影响，偏转能力不足时后缘小翼仍具有一定的减振效果。

直升机； 旋翼； 振动； 后缘小翼； 优化方法

引 言

相比固定翼飞机而言，直升机前飞时旋翼的工作环境更加复杂,振动与噪声问题严重。严格的振动标准(<0.05g)推进了直升机振动主动控制技术的发展，主动控制后缘小翼(actively controlled flap, 简称ACF)是一种重要的直升机振动主动控制方法[1]。ACF旋翼的每片桨叶外端后缘处安装一片或若干片可偏转的小翼，通过控制小翼合理地偏转，产生附加的气动力/力矩，影响旋翼的旋翼流场与气弹响应，达到降低直升机振动水平或旋翼气动噪声的目的。相比其他主动控制方法，ACF具有控制需用功率小、可靠性高等优点。

国际上比较成功的全尺寸ACF旋翼试验有SMART旋翼风洞试验[2]、Sikorsky的ACF旋翼风洞试验[3]和ADASYS智能旋翼飞行试验[4]等。……