匡传树,王 辉,江 希

(中国直升机设计研究所,江西 景德镇 333001)

0 引言

直升机动力传动链扭振问题是导致旋翼噪声和桨毂载荷突变的重要原因[1-4],也会进一步影响直升机飞行品质[5],导致直升机机头低频晃动,严重降低驾驶员的操控和舒适性,在直升机型号研制中必须解决。

直升机飞行过程中,旋翼受到桨距操纵和不对称气流作用,出现挥舞、摆振运动,使其对动力传动链的反扭矩发生周期性变化,引起动力传动链转速波动,反过来又对桨叶摆振产生影响,导致了旋翼集合型摆振与动力传动链扭转之间的耦合动力学问题。

现代直升机的涡轮轴发动机采用动力涡轮转速(Np)闭环自动控制,以满足直升机飞行控制的需求。扭矩负载变化引起动力传动链转速变化时,发动机控制系统则会按照设定的控制规律自动朝恢复Np目标转速的方向调节油门[6]。根据自动控制原理,闭环控制系统一般存在控制稳定性问题。当发动机控制系统对扭振引起的Np波动的稳定性裕度偏低时,动力传动链的扭振与发动机控制系统的功率调节会产生耦合控制问题。

针对直升机动力传动链的扭振问题,国内外已有大量研究[7-11],工程上实施了有效的措施进行扭振抑制。在以往研究成果的基础上,本文对直升机动力传动链上的所有部件进行逐层分析,忽略次要因素,推导出简单适用的固有特性计算方法;对涡轴发动机的气动阻尼和转速控制进行分析,建立动力传动链负载与发动机控制系统组成的转速控制模型,研究直升机动力传动链扭振的抑制方法。……