直升機旋翼鳥撞數(shù)值模擬與試驗研究.pdf

1、鳥撞事故一般發(fā)生在600m以下的空域,而低空飛行是直升機的顯著使用特點,因此直升機發(fā)生鳥撞的可能性很大,并且隨著飛行速度的提高,鳥撞事故的危害性也在逐步加大。鳥撞輕則使機體損壞,重則會造成機毀人亡。旋翼是直升機非常重要的組成部分,一旦出現(xiàn)鳥撞損傷就會對直升機的飛行安全造成嚴重威脅,是抗鳥撞研究中需要著重解決的關鍵技術(shù)。我國民用直升機的抗鳥撞設計研究起步較晚,在民用直升機鳥撞方面開展的數(shù)值計算和鳥撞試驗還很少。如何在設計的過程中采取有效的

2、分析、設計和試驗手段滿足適航條例的要求已成為我國新型民用直升機研制中亟需解決的問題。
　　本文詳細地推導了鳥撞數(shù)值計算方法的理論公式,結(jié)合直升機旋翼鳥撞的特點,選擇ALE流固耦合方法對某民用型直升機旋翼鳥撞進行了動態(tài)響應分析,并開展了相關的鳥撞試驗研究工作。首先建立了某民用型直升機旋翼全尺寸鳥撞有限元模型。通過對旋翼固有特性的分析驗證了旋翼有限元模型的有效性;槳葉材料的本構(gòu)模型中考慮了應變率效應;以預應力的形式計入了離心力的影響。

3、對撞擊速度、撞擊方向、撞擊部位以及鳥體密度等鳥撞參數(shù)進行了槳葉動態(tài)響應影響性分析,得出了一些有參考價值的結(jié)論。針對槳葉后緣抗鳥撞能力薄弱方面,在不有悖于飛行器設計最小重量的原則下,提出了一些提高槳葉抗鳥撞性能的方法,并對這些方法進行了對比分析。
　　設計制作了鳥撞試驗裝置,其中包括開炮機構(gòu)、脫殼機構(gòu)、鳥彈安裝機構(gòu)、明膠鳥彈等部件。利用該裝置開展了鴿子鳥彈、明膠鳥彈撞擊懸臂梁試驗。在鴿子撞擊試驗中,并沒有對鴿子進行宰殺;而是僅用保鮮

4、膜將鴿子束縛住,直接發(fā)射出去撞擊靶體,通過高速攝像結(jié)果可以看出,本文的方法更接近于真實的鳥體撞擊。利用明膠鳥彈作為替代鳥體進行了撞擊試驗,發(fā)現(xiàn)明膠鳥彈能夠很好地模擬鳥體在撞擊過程中的流體動力學行為,為今后旋翼鳥撞試驗中的替代鳥體研究奠定了一定的基礎。
　　由于直升機旋翼直徑較大,并且在旋轉(zhuǎn)過程中槳葉具有揮舞、擺振、扭轉(zhuǎn)等運動,邊界條件復雜,受試驗條件和試驗場地的限制,主槳葉全尺寸鳥撞試驗很難實現(xiàn)。本文提出采用集中載荷作用下的槳葉靜