CN106599403A - 一种获取直升机桨毂中心动力学参数的方法 - Google Patents

一种获取直升机桨毂中心动力学参数的方法 Download PDF

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付双检
王文涛
陈浩
许宁
李明强
邵林峰
凌爱民
李五洲
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Abstract

本发明公开了一种获取直升机桨毂中心动力学参数的方法。所述获取直升机桨毂中心动力学参数的方法包括如下步骤：步骤1：建立直升机有限元模型，直升机有限元模型包括直升机旋翼以及机体；步骤2：设置计算频率带宽，对直升机有限元模型进行模态分析，并获得整体模态的频率响应数据；步骤3：对桨榖中心进行动力学特性响应仿真计算，从而获得桨毂中心的频率响应数据，并根据桨榖中心的频率响应数据与整体模态的频率响应数据绘制幅值‑频率响应曲线以及相位‑频率响应曲线；步骤4：获取直升机桨毂中心动力学参数。本申请的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法提能够为直升机地面共振初步设计阶段分析提供参数。

Description

一种获取直升机桨毂中心动力学参数的方法
技术领域
本发明涉及直升机技术领域，特别是涉及一种直升机机体质量分配方法。
背景技术
直升机地面联合试验台主要对***和三大动部件进行综合工作协调性检查、功能性试验、耐久性试验及研制阶段的科研试验，直升机地面联合试验台有着复杂的动力学问题，其中地面共振是其中最危险的一种情况，其实质是直升机旋翼/机体(台体)动力学匹配问题。
在解决直升机旋翼/机体(台体)地面共振问题时，直升机旋翼/机体(台体)动力学参数在现阶段主要是通过动力学试验的方式识别获取。还没有一种通过计算方法获得直升机桨毂中心动力学参数的方法(直升机桨毂中心动力学参数包括桨毂中心有效质量Mf、有效刚度Kf、有效阻尼Cf)。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种获取直升机桨毂中心动力学参数的方法来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，所述直升机桨榖中心动力学参数用于作为地面共振计算的输入值，所述获取直升机桨毂中心动力学参数的方法包括如下步骤：步骤1：建立直升机有限元模型，所述直升机有限元模型包括直升机旋翼以及机体；步骤2：设置计算频率带宽，对所述直升机有限元模型进行模态分析，并获得整体模态的频率响应数据；步骤3：对所述桨榖中心进行动力学特性响应仿真计算，从而获得桨毂中心的频率响应数据，并根据所述桨榖中心的频率响应数据与所述整体模态的频率响应数据绘制幅值-频率响应曲线以及相位-频率响应曲线；步骤4：根据所述步骤1至所述步骤3所获得的数据以及公式，获取直升机桨毂中心动力学参数。
优选地，所述步骤1中的对所述直升机有限元模型进行模态分析选取与地面共振相关的直升机有限元模型的整体模态。
优选地，所述步骤3具体为：设置计算频率带宽，并在桨毂中心的X轴方向施加单位载荷，获得桨毂中心在X轴方向相应模态下的频率相应数据；设置计算频率带宽，并在桨毂中心的Y轴方向施加单位载荷，获取桨毂中心在Y轴方向相应模态下的频率响应数据；选取所述步骤2中的整体模态的频率响应数据，作出X轴方向频率响应曲线以及Y轴方向频率响应曲线。
优选地，所述桨毂中心在X轴方向的频率相应数据包括幅值-频率响应数据和相位-频率响应数据；在Y轴方向的频率响应数据包括幅值-频率响应数据和相位-频率响应数据。
优选地，所述步骤3中的设置计算频率带宽与所述步骤2相一致。
优选地，所述步骤4中的直升机桨毂中心动力学参数包括桨毂中心有效质量Mf、有效刚度Kf、有效阻尼Cf。
优选地，所述桨毂中心有效质量Mf采用如下公式计算：
其中，
其中，
X1代表桨毂中心附近任意一点的幅值；X2代表桨毂中心附近除X1外任意一点的幅值；代表X1点的桨毂中心相位；代表X2点的桨毂中心相位；ω1代表X1点的桨毂中心的激振频率；ω2代表X2点的桨毂中心的激振频率。
优选地，所述桨毂中心有效刚度Kf采用如下公式计算：
其中，
其中，
X1代表桨毂中心附近任意一点的幅值；X2代表桨毂中心附近除X1外任意一点的幅值；代表X1点的桨毂中心相位；代表X2点的桨毂中心相位；ω1代表X1点的桨毂中心的激振频率；ω2代表X2点的桨毂中心的激振频率。
优选地，所述桨毂中心有效阻尼Cf采用如下公式计算：
其中，
其中，
X1代表桨毂中心附近任意一点的幅值；X2代表桨毂中心附近除X1外任意一点的幅值；代表X1点的桨毂中心相位；代表X2点的桨毂中心相位；ω1代表X1点的桨毂中心的激振频率；ω2代表X2点的桨毂中心的激振频率。
本申请的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法提供了一种获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，该方法可以用于目前所有构型的直升机和旋翼/台体结构，为直升机地面共振初步设计阶段分析提供参数，对直升机地面共振相关的部件设计指导方向。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
图1是根据本发明一实施例的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法的流程示意图。
如图1所示的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法用于作为地面共振计算的输入值，该获取直升机桨毂中心动力学参数的方法包括如下步骤：
步骤1：建立直升机有限元模型，直升机有限元模型包括直升机旋翼以及机体；
步骤2：设置计算频率带宽，对直升机有限元模型进行模态分析，并获得整体模态的频率响应数据；
步骤3：对桨榖中心进行动力学特性响应仿真计算，从而获得桨毂中心的频率响应数据，并根据桨榖中心的频率响应数据与整体模态的频率响应数据绘制幅值-频率响应曲线以及相位-频率响应曲线；
步骤4：根据步骤1至步骤3所获得的数据以及公式，获取直升机桨毂中心动力学参数。
本申请的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法提供了一种获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，该方法可以用于目前所有构型的直升机和旋翼/台体结构，为直升机地面共振初步设计阶段分析提供参数，对直升机地面共振相关的部件设计指导方向。
在本实施例中，所述步骤1中的对所述直升机有限元模型进行模态分析选取与地面共振相关的直升机有限元模型的整体模态。
在本实施例中，所述步骤3具体为：设置计算频率带宽，并在桨毂中心的X轴方向施加单位载荷，获得桨毂中心在X轴方向相应模态下的频率相应数据；设置计算频率带宽，并在桨毂中心的Y轴方向施加单位载荷，获取桨毂中心在Y轴方向相应模态下的频率响应数据；选取所述步骤2中的整体模态的频率响应数据，作出X轴方向频率响应曲线以及Y轴方向频率响应曲线。
在本实施例中，所述桨毂中心在X轴方向的频率相应数据包括幅值-频率响应数据和相位-频率响应数据；在Y轴方向的频率响应数据包括幅值-频率响应数据和相位-频率响应数据。
在本实施例中，所述步骤3中的设置计算频率带宽与所述步骤2相一致。
在本实施例中，所述步骤4中的直升机桨毂中心动力学参数包括桨毂中心有效质量Mf、有效刚度Kf、有效阻尼Cf。
在本实施例中，，所述桨毂中心有效质量Mf采用如下公式计算：
其中，
其中，
X1代表桨毂中心附近任意一点的幅值；X2代表桨毂中心附近除X1外任意一点的幅值；代表X1点的桨毂中心相位；代表X2点的桨毂中心相位；ω1代表X1点的桨毂中心的激振频率；ω2代表X2点的桨毂中心的激振频率。
在本实施例中，所述桨毂中心有效刚度Kf采用如下公式计算：
其中，
其中，
X1代表桨毂中心附近任意一点的幅值；X2代表桨毂中心附近除X1外任意一点的幅值；代表X1点的桨毂中心相位；代表X2点的桨毂中心相位；ω1代表X1点的桨毂中心的激振频率；ω2代表X2点的桨毂中心的激振频率。
在本实施例中，所述桨毂中心有效阻尼Cf采用如下公式计算：
其中，
其中，
X1代表桨毂中心附近任意一点的幅值；X2代表桨毂中心附近除X1外任意一点的幅值；代表X1点的桨毂中心相位；代表X2点的桨毂中心相位；ω1代表X1点的桨毂中心的激振频率；ω2代表X2点的桨毂中心的激振频率。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，所述直升机桨榖中心动力学参数用于作为地面共振计算的输入值，其特征在于，所述获取直升机桨毂中心动力学参数的方法包括如下步骤：
步骤1：建立直升机有限元模型，所述直升机有限元模型包括直升机旋翼以及机体；
步骤2：设置计算频率带宽，对所述直升机有限元模型进行模态分析，并获得整体模态的频率响应数据；
步骤3：对所述桨榖中心进行动力学特性响应仿真计算，从而获得桨毂中心的频率响应数据，并根据所述桨榖中心的频率响应数据与所述整体模态的频率响应数据绘制幅值-频率响应曲线以及相位-频率响应曲线；
步骤4：根据所述步骤1至所述步骤3所获得的数据以及公式，获取直升机桨毂中心动力学参数。
2.如权利要求1所述的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，其特征在于，所述步骤1中的对所述直升机有限元模型进行模态分析选取与地面共振相关的直升机有限元模型的整体模态。
3.如权利要求2所述的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：设置计算频率带宽，并在桨毂中心的X轴方向施加单位载荷，获得桨毂中心在X轴方向相应模态下的频率相应数据；设置计算频率带宽，并在桨毂中心的Y轴方向施加单位载荷，获取桨毂中心在Y轴方向相应模态下的频率响应数据；选取所述步骤2中的整体模态的频率响应数据，作出X轴方向频率响应曲线以及Y轴方向频率响应曲线。
4.如权利要求3所述的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，其特征在于，所述桨毂中心在X轴方向的频率相应数据包括幅值-频率响应数据和相位-频率响应数据；在Y轴方向的频率响应数据包括幅值-频率响应数据和相位-频率响应数据。
5.如权利要求4所述的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，其特征在于，所述步骤3中的设置计算频率带宽与所述步骤2相一致。
6.如权利要求5所述的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，其特征在于，所述步骤4中的直升机桨毂中心动力学参数包括桨毂中心有效质量Mf、有效刚度Kf、有效阻尼Cf。
7.如权利要求6所述的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，其特征在于，所述桨毂中心有效质量Mf采用如下公式计算：
其中，
其中，
X1代表桨毂中心附近任意一点的幅值；X2代表桨毂中心附近除X1外任意一点的幅值；代表X1点的桨毂中心相位；代表X2点的桨毂中心相位；ω1代表X1点的桨毂中心的激振频率；ω2代表X2点的桨毂中心的激振频率。
8.如权利要求7所述的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，其特征在于，所述桨毂中心有效刚度Kf采用如下公式计算：
其中，
其中，
X1代表桨毂中心附近任意一点的幅值；X2代表桨毂中心附近除X1外任意一点的幅值；代表X1点的桨毂中心相位；代表X2点的桨毂中心相位；ω1代表X1点的桨毂中心的激振频率；ω2代表X2点的桨毂中心的激振频率。
9.如权利要求8所述的获取直升机桨毂中心动力学参数的方法，其特征在于，所述桨毂中心有效阻尼Cf采用如下公式计算：
其中，
其中，
X1代表桨毂中心附近任意一点的幅值；X2代表桨毂中心附近除X1外任意一点的幅值；代表X1点的桨毂中心相位；代表X2点的桨毂中心相位；ω1代表X1点的桨毂中心的激振频率；ω2代表X2点的桨毂中心的激振频率。
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