● 摘要
高速倾转旋翼机回转颤振稳定性问题是由机翼弹性变形与桨叶大范围空间运动的结构运动耦合和旋翼与机翼之间的气动耦合共同影响下产生的。准确地描述机翼弹性变形与桨叶大范围空间运动的结构运动耦合和机翼与旋翼之间的气动耦合是研究高速倾转旋翼机回转颤振稳定性问题的两大难点。本文针对高速倾转旋翼机回转颤振稳定性问题的这两大特点进行研究。采用柔性多体系统动力学方法准确描述机翼弹性变形与桨叶大范围空间运动的结构运动耦合；运用试验数据拟合的方法描述旋翼与机翼之间的气动耦合。从提高机翼扭转刚度与弯曲刚度比方面入手，研究了增加高速倾转旋翼机回转颤振稳定性的方法。本文工作包括以下三方面：
（1）飞机模式下机翼/短舱/旋翼耦合柔性多体系统动力学建模。
根据高速倾转旋翼机机翼弹性变形与桨叶大范围空间运动的特点，采用柔性多体系统动力学方法对倾转旋翼机进行建模。基于刚性桨叶、刚性短舱和弹性机翼的假设，分别运用牛顿法和有限元法推导了旋翼和机翼在惯性系下的动力学方程。通过桨毂与桨叶的连接约束和各桨叶的相同广义坐标所共同建立的约束方程，结合拉格朗日乘子法建立了飞机模式下刚柔耦合的旋翼/短舱/机翼多体动力学分析模型。
（2）研究飞机模式下旋翼对机翼气动载荷的影响并建立模型求解算法。
采用拟合风洞试验数据的方法研究旋翼对机翼气动载荷的影响，与倾转旋翼机柔性多体动力学模型相结合建立包含气动耦合、结构耦合的动力学分析模型。运用违约修正的方法建立能够稳定计算的模型动力学方程，在Newmark-β直接数值积分法的基础上求解方程，得到各主要自由度的时域响应。研究随速度变化系统各主要自由度的时域响应的变化情况，得到倾转旋翼机回转颤振速度。通过与风洞试验结果的对比，验证了所建模型的有效性。
（3）增加高速倾转旋翼机回转颤振稳定性。
在上述研究的基础上，利用机翼刚柔耦合，通过调整机翼的扭转刚度与弯曲刚度比值增加高速倾转旋翼机回转颤振稳定性，建立回转颤振速度与扭转刚度与弯曲刚度比值之间的关系。