提高减摆器阻尼的桨毂构型与减摆器布局设计。图1是一种无轴承旋翼桨毂构 型、减摆器设计布局。柔性梁内端固接于桨毂，其摆振刚度很大，柔性梁中部摆振和挥舞刚 度都较低，柔性梁外端与袖套外端直接固接，袖套外端还直接固接桨叶。在柔性梁中间一杆 件与柔性梁铰支，减摆器一端固定在袖套外面，另一端与杆件连接，形成减摆器摆振向刚度 阻尼与袖套串联。袖套和柔性梁在外端的变形在减摆器安装处形成位移差，该位移差即减 摆器变形而提供刚度和阻尼。如果减摆器刚度高，则限制了袖套在减摆器安装处位移，使减 摆器变形小或不变形，导致减摆器不提供阻尼。因此，这种桨毂构型与减摆器布局设计需要 正确合理地选择减摆器刚度和阻尼参数、配置柔性梁和袖套的刚度。柔性梁的刚度分布和 袖套的长度都影响当量摆振铰的位置，柔性梁摆振刚度最低段位置是决定当量摆振铰位置 的关键因素，离内端越远，当量铰位置越远，频率提高，但因减摆器离当量铰远，对袖套外端 的角刚度增大而减小减摆器变形，降低了阻尼。而将柔性梁摆振刚度最低段位置左移，并缩 短柔性梁和袖套长度，能够通过增加减摆器刚度阻尼，提高摆振阻尼，因此，这是一种提高 减摆器阻尼效率的桨毂构型与减摆器布局设计。
[0027] 提高减摆器阻尼的柔性梁与袖套刚度匹配设计。将柔性梁中部设计成摆振向刚度 最低段，正是让柔性梁变形较大，而增大袖套刚度则可有效提高袖套在减摆器处的位移，从 而提高减摆器阻尼效率。图3是袖套刚度增加对减摆器提供的摆振模态阻尼，由图可见，袖 套刚度增加时摆振模态阻尼增加较快，表明袖套刚度必须设计成显著高于柔性梁的刚度， 才能提高减摆器的阻尼效率。
[0028] 机体在（滑橇）起落架上的频率和阻尼设计。对于轮式-缓冲支柱式起落架，由 于提供的阻尼比滑橇起落架显著高，因此，机体在起落架上的频率和阻尼设计重点针对滑 橇起落架，比如研宄对滑橇起落架改进设计，使机体在起落架上频率和阻尼设计能满防止 或消除地面共振设计措施。以某起落架配无轴承原型样机旋翼为例，地面共振不稳定区出 现在额定转速附近，不满足设计要求。对起落架的设计措施是提高机体在起落架上航向模 态频率和阻尼，尤其是提高频率以满足转速裕度要求，如要保证至少有10%额定转速以上 的转速裕度，航向模态频率需要提高到2. 7Hz (增加 0. 5Hz)。因此，研宄了增加起落架航向 刚度的设计措施。
[0029] 机体模态阻尼也是决定地面共振不稳定区宽度的重要设计参数。原起落架在前拱 形梁与机体连接点外两侧并联安装了两个阻尼器，对侧向模态提供了较高阻尼，研宄表明 当航向模态阻尼增加到5%时，地面共振不稳定区消失。因此，研宄了在前后拱形梁中部位 置增装阻尼器的设计措施。
[0030] 减摆器刚度、阻尼对地面共振的设计参数影响分析。针对图1所示桨毂构型和减 摆器布局，计算研宄了减摆器刚度和阻尼参数变化对地面共振的影响。表1列出了减摆器 刚度和阻尼增加时，转速稳定裕量的变化，结果表明提高减摆器刚度和阻尼不能提高转速 稳定裕量，基本上可认为无效。因此，对无轴承旋翼减摆器刚度应设计得最低，如液压式的 无刚度，或液弹式的刚度很低，而阻尼设计的很高，是防止无轴承旋翼地面共振的另一重要 设计措施。
[0031] 表1减摆器刚度、阻尼对地面共振的影响
[0032]
【主权项】
1. 一种防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法，其特征在于： 第一，将柔性梁摆振刚度最低段位置左移，并缩短柔性梁和袖套长度来增加减摆器刚 度阻尼，从而提高减摆器阻尼效率； 第二，通过增大刚度与阻尼之间的差距来设计机体在滑橇起落架上的频率和阻尼； 第三，通过减摆器刚度、阻尼以及气动弹性对地面共振的设计参数影响对减摆器刚度 和阻尼进行高低参数的配置。
2. 根据权利要求1所述的防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法，其特征在于：所 述提高减摆器阻尼效率的设计方法，包括在柔性梁弦向铺置一段阻尼材料。
3. 根据权利要求1所述的防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法，其特征在于：所 述提高减摆器阻尼效率的设计方法，包括采用提高减摆器阻尼的柔性梁与袖套刚度匹配设 计，将柔性梁中部设计成为摆振向刚度的最低段位置。
4. 根据权利要求1所述的防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法，其特征在于：所 述通过增大刚度与阻尼之间的差距包括降低刚度和/或提高阻尼。
5. 根据权利要求1所述的防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法，其特征在于：所 述通过增大刚度与阻尼之间的差距包括提高机体在起落架上航向模态频率和/或航向模 态阻尼。
6. 根据权利要求1所述的防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法，其特征在于：所 述减摆器刚度、阻尼对地面共振的设计参数影响，包括提高减摆器刚度和阻尼是否能提高 转速稳定裕量。
【专利摘要】本发明涉及一种防止无轴承旋翼直升机地面共振设计方法，即提高减摆器阻尼效率的设计方法，属于直升机动力学设计技术，采用提高减摆器阻尼的桨毂构型与减摆器布局设计来提高减摆器阻尼效率；通过增大刚度与阻尼之间的差距来设计机体在滑橇起落架上的频率和阻尼；通过设计参数影响分析设计减摆器和气动弹性。本发明可应用于为防止无轴承旋翼直升机地面共振提供设计方法，具有很好的工程适用性，可实现在设计阶段达到预防地面共振的目的。
【IPC分类】B64F5-00
【公开号】CN104787357
【申请号】CN201510206022
【发明人】凌爱民, 朱艳, 钱峰, 程起有
【申请人】中国直升机设计研究所
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月27日