【技术实现步骤摘要】
一种直升机吊挂柔性机身建模方法
本专利技术涉及飞行动力学领域，具体涉及一种直升机吊挂柔性机身建模方法。
技术介绍
吊挂飞行是直升机的一个特色，直升机吊挂飞行的应用越来越广泛，在海事救援、森林救火、地质勘探、伐木和电力设施架设等诸多领域屡见不鲜，发挥着举足轻重的作用。然而，随着直升机载重增加，机身尺寸也相对较大，机身长度的增加使得机身抗弯刚度相对降低，变形增大，由此造成全机各气动部件的相对气流环境改变，气动特性发生变化，进而影响到全机的平衡特性和稳定性。对于吊挂飞行，特别是多点吊挂，旋翼升力、尾桨力、平垂尾升力以及吊挂载荷等机身载荷沿机长呈多点分布，对机身产生非常大的弯曲力矩，造成机身较大的变形，由机身变形和变形速度引起气动部件的气动特性发生改变，因此有必要进行机身弹性变形对直升机平衡特性和稳定性的影响研究。加入机身弹性变形后直升机吊挂飞行动力学建模的复杂程度大大增加，不仅要考虑到机身弹性振动的变形和变形速度对旋翼、尾桨、平垂尾等气动载荷的影响，还要考虑机身弹性振动与旋翼叶片挥舞和摆振的耦合，直升机各动部件之间是周期性振动、动...
【技术保护点】
1.一种直升机吊挂柔性机身建模方法，其特征在于，采用变截面变刚度弹性梁模型进行弹性机身建模，然后使用有限元方法进行机身弹性梁模型的模态求解；其中，所述建模具体包括：/n首先建立机体计算坐标系，然后在机身弹性梁上设置若干个节点，两相邻节点之间的机身分段认为是弯扭耦合均匀梁单元，采用分段剖面质量加权平均的方法近似出一根与机身纵轴平行的直弾性轴，各剖面的质量和转动惯量即节点的质量和转动惯量，利用机身分段结构质量，得到每个梁单元的单元质量，利用机身分段剖面刚度数据，计算出每个梁单元的刚度矩阵，采用有限元组集的方法可以得到整个机身的刚度矩阵及质量矩阵，求解即可得到机身振动固有频率和模...
【技术特征摘要】
1.一种直升机吊挂柔性机身建模方法，其特征在于，采用变截面变刚度弹性梁模型进行弹性机身建模，然后使用有限元方法进行机身弹性梁模型的模态求解；其中，所述建模具体包括：
首先建立机体计算坐标系，然后在机身弹性梁上设置若干个节点，两相邻节点之间的机身分段认为是弯扭耦合均匀梁单元，采用分段剖面质量加权平均的方法近似出一根与机身纵轴平行的直弾性轴，各剖面的质量和转动惯量即节点的质量和转动惯量，利用机身分段结构质量，得到每个梁单元的单元质量，利用机身分段剖面刚度数据，计算出每个梁单元的刚度矩阵，采用有限元组集的方法可以得到整个机身的刚度矩阵及质量矩阵，求解即可得到机身振动固有频率和模态振型，耦合机身刚体运动得到机身各气动部件处的运动信息，各气动部件根据当地运动信息计算出相对入流进而得到气动作用力，实现柔性机身变形对直升机吊挂系统的影响建模。
2.根据权利要求1所述的直升机吊挂柔性机身建模方法，其特征在于，所述机体计算坐标系包括机体坐标系、机身弹性轴坐标系、机身任意位置x处的局部坐标系以及机身上任一部件处的局部坐标系。
3.根据权利要求2所述的直升机吊挂柔性机身建模方法，其特征在于，所述机体计算坐标系的建立过程包括：
将弹性机体简化为变截面变刚度弹性梁模型，然后建立机体计算坐标系，所述机体计算坐标系包括：
机体坐标系(O-XYZ)f，其原点Of在质心处，Xf轴在机身的纵向对称面内指向机头，Zf在机身的纵向对称面内垂直于Xf轴指向下，Yf轴通过右手定则确定；
机身弹性轴坐标系(O-XYZ)ff，原点Off在弾性轴上位于机头处，即第一个节点处，Xff沿机身弹性轴指向后，Yff方向与Yf一致，Zff方向与Zf相反；
机身任意位置x处的局部坐标系(O-XYZ)fx，原点在x处，三个坐标轴的方向通过将机身弹性轴坐标系旋转三个变形角度得到；
机身上任一部件处的局部坐标系(O-XYZ)f*，未变形时与机身弾性轴坐标系平行，原点在部件中心处，变形后的三个坐标轴的方向与该部件对弹性轴的垂点处的局部坐标系相同。
4.根据权利要求1所述的直升机吊挂柔性机身建模方法，其特征在于，所述利用机身分段剖面刚度数据，计算出每个梁单元的刚度矩阵，包括：
根据分段结构数据中提供的剖面纵向坐标和剖面弯曲刚度等...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱希洋，殷士辉，苏小恒，万海明，辛冀，陈彬，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：江西;36
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