一种螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106096088A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610373985.1(22)申请日2016.05.31(71)申请人中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所地址710089陕西省西安市阎良区人民东路1号(72)发明人杨佑绪黄国宁赵冬强唐矗程芳(74)专利代理机构北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)11526代理人刘丽萍(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法(57)摘要本发明涉及一种螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法，包括第一步：建立机翼有限元模型，进行动力学特性分析；第二步：计算短舱/螺旋桨系统的动力学特性；第三步：计算机翼气动网格间的非定常气动力影响系数矩阵以及机翼气动网格对螺旋桨轮毂点的侧洗w和下洗v的气动影响系数矩阵；第四步：计算螺旋桨在不同飞行状态下的气动导数，组装气动矩阵；第五步：基于机翼/短舱/螺旋桨的安装关系，推导螺旋桨有效俯仰角和偏航角的数学表达形式；第六步：得到螺旋桨施加到机翼安装点处的非定常气动力矩阵，得到螺旋颤振运动方程；第七步：求解螺旋颤振运动方程，分析螺旋颤振特性。本发明的螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法具分析有精度高、应用范围广等优点。CN106096088ACN106096088A权利要求书1/1页1.一种螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法，其特征在于，包括第一步：建立机翼有限元模型，进行机翼结构动力学特性分析，获得机翼的模态和频率结果；第二步：计算短舱/螺旋桨系统的动力学特性；第三步：计算机翼气动网格间的非定常气动力影响系数矩阵以及机翼气动网格对螺旋桨轮毂点的侧洗w和下洗v的气动影响系数矩阵；第四步：计算螺旋桨在不同飞行状态下的气动导数，组装所述不同飞行状态下的气动矩阵；第五步：基于机翼/短舱/螺旋桨的安装关系，推导螺旋桨有效俯仰角和偏航角的数学表达形式；第六步：基于虚工原理推导得到螺旋桨施加到机翼安装点处的非定常气动力矩阵，从而组装得到螺旋桨飞机螺旋颤振运动方程；第七步：求解螺旋颤振运动方程，分析螺旋桨飞机螺旋颤振特性。2.根据权利要求1所述的螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法，其特征是，步骤二中，计算短舱/螺旋桨系统的动力学特性采用Wilmer两自由度解析模型。3.根据权利要求1所述的螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法，其特征是，步骤三中采用偶极子格网法计算翼面的非定常气动力。4.根据权利要求1所述的螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法，其特征是，步骤七中采用频域求解法或时域求解法求解螺旋颤振运动方程。2CN106096088A说明书1/4页一种螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法技术领域[0001]本发明属于气动弹性设计领域，尤其涉及一种螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法。背景技术[0002]螺旋桨飞机机翼/短舱/螺旋桨的结构关系如图1所示，国外基于NASTRAN软件进行螺旋颤振分析，它通过DMAP语言将桨气动力以气动刚度和阻尼矩阵的形式导入NASTRAN进行颤振频域分析，但使用者对于桨翼之间的载荷传递不便写出，同时使用NASTRAN也不能进行时域仿真。国内对螺旋颤振的研究集中在两自由度螺旋桨稳定性分析和考虑机翼沉浮和俯仰自由度的四自由度螺旋桨/机翼稳定性分析等方面，缺乏有效的适用于工程型号应用的螺旋颤振分析方法。根据研制要求或规范，在螺旋桨类飞机的研制过程中，必须开展颤振稳定性分析，因此需要在分析方法上寻求新的突破。发明内容[0003]本发明的目的是提供一种螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法，解决上述问题。[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：1、一种螺旋桨飞机螺旋颤振分析方法，其特征在于，包括[0005]第一步：建立机翼有限元模型，进行机翼结构动力学特性分析，获得机翼的模态和频率结果；[0006]第二步：计算短舱/螺旋桨系统的动力学特性；[0007]第三步：计算机翼气动网格间的非定常气动力影响系数矩阵以及机翼气动网格对螺旋桨轮毂点的侧洗w和下洗v的气动影响系数矩阵；[0008]第四步：计算螺旋桨在不同飞行状态下的气动导数，组装所述不同飞行状态下的气动矩阵；[0009]第五步：基于机翼/短舱/螺旋桨的安装关系，推导螺旋桨有效俯仰角和偏航角的数学表达形式；[0010]第六步：基于虚工原理推导得到螺旋桨施加到机翼安装点处的非定常气动力矩阵，从而组装得到螺旋桨飞机螺旋颤振运动方程；[0011]第七步：求解螺旋颤振运动方程，分析螺旋桨飞机螺旋颤振特性。[0012]进一步地，步骤二中，计算短舱/螺旋桨系统的动力学特性采用Wilmer两自由度解析模型。[0013]进一步地，步骤三中采用偶极子格网法计算翼面的非定常气动力。[0014]进一步地，步骤七中