题目：直升机地面与舰面共振分析方法研究

直升机“地面与舰面共振”是直升机在地面起降与在舰面起降状态下的旋翼与机体耦合的自激动不稳定性运动现象。此种动不稳定性运动现象的出现，往往会导致直升机机毁人亡的恶果。从直升机诞生至今，特别是在目前广泛使用的系列直升机中，直升机的旋翼桨毂结构形式多种多样，有铰接式的、球柔性式的、还有无轴承式的；起落架结构形式也各不相同，有滑橇式的、轮式的等等。本文为了只建立适用于滑橇式和轮式起落架的“地面共振”以及轮式起落架“舰面共振”旋翼与机体耦合动力稳定性计算分析的理论模型，首先针对不同的旋翼结构形式，将桨叶挥舞、摆振与扭振自由度的运动形态用基阶振动模态表示(基阶振动模态可简单通过计算和试验得到)；气动力模型简单采用准定常理论，而且桨叶考虑挥舞、摆振与扭转的惯性、气动与几何耦合；机体考虑平动与转动自由度；最后建立旋翼与机体耦合动力稳定性计算的状态运动方程，通过求解一般广义特征值、并通过判别特征值实部正与负的方法，得出是否出现动不稳定运动现象的结论。此方法通过算例得到有效验证。本文计算滑橇式起落架作用于直升机机体的刚度和阻尼时，首先针对滑橇式起落架在承受直升机重量与旋翼升力时产生大变形的特点，逐级用有限元法计算其刚度和变形，并通过与地面库伦摩擦系数的比较，判断滑橇式起落架与地面接触的橇筒所受摩擦力的大小以及与地面产生的相对运动形式；其次，考虑滑橇式起落架与直升机相连阻尼器的作用，将有限元计算弹性刚度的方法拓展到适用于复刚度的计算,分别得出滑橇式起落架作用于直升机机体重心处的刚度和阻尼方计算方法，再结合旋翼与机体耦合动力稳定性计算方法，方便地得出滑橇式起落架直升机的“地面共振”分析结论。本文计算轮式起落架作用于直升机机体的刚度和阻尼时，首先计算直升机承受旋翼升力和机体重量(若在舰船上随舰船一起摇晃，还要考虑作用于机体的惯性力)作用下的平衡位置，其次将轮式起落架缓冲支柱与轮胎平衡位置处的刚度与阻尼线性化处理，再通过用计算复刚度的方法确定轮式起落架作用于直升机机体重心处的刚度与阻尼(若有鱼叉装置在舰船上系留，还包括计算鱼叉装置的刚度), 同样将刚度与阻尼理论模型结合旋翼与机体耦合动力稳定性的计算方法，得出轮式起落架直升机的“地面共振与舰面共振”分析结论。最后，将建立的适用于不同旋翼结构形式以及常规滑橇式起落架直升机的“地面共振”分析方法与轮式起落架直升机的“舰面与地面共振”分析方法通过算例计算以及直11型机(滑橇式起落架)和直9型机(轮式起落架)型号的应用计算分析表明：此旋翼与机体耦合动力稳定性分析方法通用性较强，一方面能适用于多种不同旋翼结构形式的桨毂，另一方面还能适用于滑橇式起落架和轮式起落架等不同的起落架结构，计算结果完全能符合工程需求，有效地验证了此分析方法的正确性。