直升机气弹动力学一直是直升机领域研究的重点、难点和热点，无铰式旋翼和无轴承旋翼是先进直升机的标志，倾转旋翼是高速远程先进直升机的发展方向。本书系统提出和阐述了无铰式旋翼、无轴承旋翼和倾转旋翼直升机气弹动力学的理论和方法，全面反映了作者近十多年来取得的一系列国际先进的研究成果。本书共14章，第1章主要介绍了先进直升机气弹动力学研究现状；第2、3章分别阐述了旋翼桨叶和可变翼型桨叶动态失速气动力模型；第4、5章分别阐述了复合材料梁和复合材料旋翼桨叶几何精确结构力学；第6、7章分别阐述了悬停和前飞状态下复合材料旋翼桨叶几何精确气弹动力学；第8～10章分别阐述了无轴承旋翼／机体耦合结构气动机械动力学以及含不同桨尖形状和黏弹减摆器的无轴承旋翼／机体耦合结构气动机械动力学；第11～14章分别阐述了倾转旋翼直升机气弹动力学建模与求解方法、动态倾转旋翼气弹分析、转换飞行时倾转旋翼直升机气弹分析和螺旋桨飞机模式前飞时倾转旋翼直升机气弹动力学。
样章试读
目录
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前言
第1章 绪论
1.1 引言 001
1.2 直升机旋翼构型及特点 001
1.3 直升机旋翼气弹动力学研究现状 005
1.3.1 旋翼气动力环境及气弹动力学特点 005
1.3.2 复合材料旋翼桨叶气弹研究现状 008
1.4 直升机旋翼／机体耦合结构气动机械动力学研究现状 014
1.4.1 旋翼／机体耦合结构动力学特点 014
1.4.2 “地面共振”和“空中共振”研究现状 015
1.5 倾转旋翼直升机气弹动力学研究现状 018
1.5.1 倾转旋翼直升机构型及特点 018
1.5.2 螺旋桨飞机模式前飞时的气弹动力学研究现状 023
1.5.3 转换飞行时的气弹动力学研究现状 025
1.6 本书特色及内容安排 027
第2章 旋翼桨叶动态失速气动力与入流模型
2.1 引言 030
2.2 动态失速气动力模型 030
2.2.1 Peters有限状态气动力模型 031
2.2.2 ONERA动态失速气动力模型 036
2.2.3 Leishman-Beddoes动态失速气动力模型 039
2.3 动态入流模型 043
2.3.1 动态失速的二维动态入流模型 043
2.3.2 Peters-He三维有限状态动态入流模型 044
2.3.3 旋翼自由尾迹入流模型 048
2.3.4 倾转旋翼尾迹动态弯曲入流模型 056
第3章 可变翼型桨叶动态失速气动力模型
3.1 引言 061
3.2 ONERA动态失速气动力模型的改进 061
3.3 翼型总气动力 063
3.4 可变翼型气动载荷计算与验证 064
3.4.1 翼型坐标系及翼型形状改变 065
3.4.2 后缘小翼偏转但翼型不做变距运动的可变翼型 066
3.4.3 未变形翼型动态失速 068
3.4.4 后缘小翼偏转且翼型做变距运动的可变翼型 070
3.5 Peters-He三维有限状态动态入流计算与验证 078
第4章 复合材料梁几何精确结构力学
4.1 引言 083
4.2 广义Timoshenko梁几何精确结构力学建模 084
4.2.1 几何非线性三维弹性分析 084
4.2.2 二次渐近精确应变能 086
4.2.3 广义Timoshenko应变能 088
4.3 一维梁几何精确运动方程及求解 091
4.4 复合材料梁几何精确结构力学模型验证 097
4.4.1 复合材料薄壁盒形梁算例验证 097
4.4.2 弯曲斜率和扭转角验证 098
4.4.3 旋转梁固有频率验证 105
4.4.4 弹性耦合梁非线性变形 107
本章附录———各薄壁盒形梁的剖面矩阵 109
第5章 复合材料桨叶几何精确结构力学
5.1 引言 113
5.2 复合材料桨叶静弯曲和静扭转 113
5.3 复合材料桨叶共振图 122
5.4 复合材料桨叶非经典效应 124
5.4.1 剖面翘曲 125
5.4.2 横向剪切变形 135
本章附录———各弹性耦合桨叶的剖面矩阵 141
第6章 悬停状态下复合材料桨叶几何精确气弹动力学
6.1 引言 144
6.2 复合材料桨叶几何精确气弹建模与响应求解方法 145
6.3 桨叶几何精确气弹模型验证 149
6.4 桨叶几何精确气弹响应 150
6.5 非经典效应对几何精确气弹响应的影响 160
6.5.1 剖面翘曲对几何精确气弹响应的影响 160
6.5.2 横向剪切变形对几何精确气弹响应的影响 162
6.6 桨叶几何精确气弹稳定性 163
6.6.1 桨叶几何精确气弹稳定性求解方法 163
6.6.2 桨叶几何精确气弹稳定性验证 164
6.6.3 桨叶横向剪切变形对几何精确气弹稳定性的影响 174
6.6.4 桨叶预弯曲对几何精确气弹稳定性的影响 177
第7章 前飞状态下复合材料桨叶几何精确气弹动力学
7.1 引言 186
7.2 前飞状态下桨叶几何精确气弹建模 187
7.2.1 前飞状态下桨叶几何精确结构建模 187
7.2.2 前飞状态下桨叶气动力建模 188
7.2.3 前飞状态下旋翼配平算法 189
7.3 前飞状态下桨叶几何精确气弹响应 192
7.3.1 空间域有限元离散 192
7.3.2 Newmark数值积分法气弹响应求解 193
7.3.3 桨叶几何精确气弹响应的收敛性 195
7.3.4 旋翼桨叶气弹响应飞行实测数据验证 210
7.4 前飞状态下桨叶非经典效应对几何精确气弹响应的影响 214
7.4.1 弹性耦合效应对桨叶几何精确气弹响应的影响 214
7.4.2 横向剪切变形对桨叶几何精确气弹响应的影响 223
7.5 前飞状态下桨叶几何精确气弹稳定性 227
7.5.1 前飞状态下桨叶几何精确气弹稳定性求解 227
7.5.2 前飞状态下桨叶几何精确气弹稳定性验证 227
7.6 桨叶横向剪切变形和预弯曲对几何精确气弹稳定性的影响 230
7.6.1 桨叶横向剪切变形对几何精确气弹稳定性的影响 230
7.6.2 桨叶预弯曲对几何精确气弹稳定性的影响 231
第8章 无轴承旋翼／机体耦合结构气动机械动力学
8.1 引言 236
8.2 坐标系 236
8.3 旋翼／机体耦合结构气动机械动力学方程 239
8.3.1 耦合结构虚位能 240
8.3.2 耦合结构虚动能 242
8.3.3 耦合结构外力虚功 245
8.4 旋翼／机体耦合结构动力学方程有限元离散 249
8.4.1 无轴承旋翼桨叶单元离散 250
8.4.2 无轴承旋翼桨叶边界条件 252
8.4.3 无轴承旋翼／机体耦合结构有限元矩阵组集 255
8.5 无轴承旋翼／机体耦合结构气动机械稳定性瞬态求解 256
8.5.1 无轴承旋翼桨叶模态分析 256
8.5.2 旋翼耦合配平计算 257
8.5.3 时间域瞬态扰动分析 259
8.6 无轴承旋翼／机体耦合结构气动机械稳定性验证 261
8.6.1 无轴承旋翼桨叶动力学模型验证 262
8.6.2 无轴承旋翼耦合配平算法验证 264
8.6.3 耦合结构气动机械稳定性验证 265
第9章 不同桨尖形状无轴承旋翼／机体
耦合结构气动机械动力学
9.1 引言 269
9.2 不同桨尖形状的耦合结构气动机械动力学建模 269
9.2.1 桨尖坐标系 270
9.2.2 桨尖动力学方程 272
9.2.3 桨尖有限元方程 278
9.3 单折桨尖无轴承旋翼／机体耦合结构气动机械稳定性 284
9.3.1 桨尖前掠和后掠对耦合结构气动机械稳定性的影响 284
9.3.2 桨尖上反和下反对耦合结构气动机械稳定性的影响 285
9.3.3 桨尖形状组合对耦合结构气动机械稳定性的影响 287
9.3.4 桨尖尖削对耦合结构气动机械稳定性的影响 289
9.4 双折桨尖无轴承旋翼／机体耦合结构气动机械稳定性 291
9.4.1 双折桨尖对耦合结构气动机械稳定性的影响 292
9.4.2 外侧后折桨尖下反角对耦合结构气动机械稳定性的影响 293
9.4.3 外侧后折桨尖后掠角对耦合结构气动机械稳定性的影响 295
9.4.4 内侧前折桨尖前掠角对耦合结构气动机械稳定性的影响 297
9.4.5 内侧前折桨尖起始位置对耦合结构气动机械稳定性的影响 298
9.4.6 外侧后折桨尖起始位置对耦合结构气动机械稳定性的影响 299
第10章 有黏弹减摆器的无轴承旋翼／机体耦合结构气动机械动力学
10.1 引言 301
10.2 黏弹减摆器非线性ADF模型 302
10.2.1 非线性迟滞模型参数识别的改进粒子群算法 303
10.2.2 ADF模型参数识别 307
10.3 黏弹减摆器非线性ADF模型集成 310
10.4 有黏弹减摆器的耦合结构气动机械稳定性 314
10.4.1 地面工作时有黏弹减摆器耦合结构气动机械稳定性 315
10.4.2 悬停状态下有黏弹减摆器耦合结构气动机械稳定性 322
10.4.3 前飞状态下有黏弹减摆器耦合结构气动机械稳定性 329
第11章 倾转旋翼直升机气弹动力学
11.1 引言 338
11.2 模型假设与参数无因次化 338
11.2.1 模型假设 338
11.2.2 模型参数无因次化 339
11.3 坐标系 340
11.4 倾转旋翼直升机各部件结构动力学建模 344
11.4.1 桨叶结构动力学建模 345
11.4.2 机翼／短舱耦合结构动力学建模 346
11.4.3 机体结构动力学建模 347
11.4.4 桨叶与机翼的空间有限元离散 347
11.4.5 多桨叶坐标系变换 348
11.5 倾转旋翼直升机的旋翼气动力模型 349
11.5.1 基于 ＯＮＥＲＡ 非定常气动力模型的倾转旋翼气动力
模型 349
11.5.2 气动力模型修正 353
11.6 倾转旋翼直升机的机翼气动力模型 354
11.7 倾转旋翼直升机气弹动力学方程组集与求解 355
11.7.1 旋翼／短舱／机翼半展耦合结构动力学方程组集 355
11.7.2 旋翼／短舱／机翼／机体全展耦合结构动力学方程组集 356
11.7.3 倾转旋翼直升机气弹动力学方程求解方法 358
第12章 动态倾转旋翼气弹分析
12.1 引言 361
12.2 动态倾转旋翼配平操纵 361
12.3 动态倾转旋翼气弹响应 365
12.4 动态倾转旋翼气动载荷 367
12.5 动态倾转旋翼气弹稳定性 372
第13章 转换飞行时倾转旋翼直升机气弹分析
13.1 引言 378
13.2 转换飞行时倾转旋翼直升机配平操纵 378
13.3 转换飞行时倾转旋翼直升机气弹响应 382
13.4 转换飞行时倾转旋翼直升机气动载荷 389
13.5 转换飞行时倾转旋翼直升机气弹稳定性 394
第14章 螺旋桨飞机模式前飞时倾转旋翼直升机气弹动力学
14.1 引言 407
14.2 前飞时半展耦合结构准定常气弹动力学 407
14.2.1 半展耦合结构准定常气弹动力学建模 407
14.2.2 半展耦合结构动力学模型验证 411
14.2.3 半展耦合结构回转颤振运动图像 415
14.2.4 含机体自由度的半展耦合结构气弹稳定性 422
14.2.5 机翼具有弯扭耦合的半展耦合结构气弹稳定性 423
14.3 前飞时全展耦合结构准定常气弹稳定性 433
14.3.1 全展耦合结构气弹稳定性 433
14.3.2 全展耦合结构气弹稳定性的结构参数影响 437
14.4 前飞时倾转旋翼直升机非定常气弹动力学 441
14.4.1 前飞时倾转旋翼直升机非定常气弹动力学建模 441
14.4.2 前飞时旋翼非定常气动力建模 441
14.4.3 前飞时倾转旋翼机非定常气弹稳定性 443
参考文献 445
京公网安备 11010102004214号