直升机尾传动系统弯曲和弯扭耦合动力学建模与行为研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51775265
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0502.传动与驱动
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The dynamic behavior of helicopter tail drive system plays an important role in overall performance and safety of helicopter. Because of the structure characteristics, such as multi-point supports, flexible connections, elastic supports, as well as the special excitations generated by fuselage and bullet impact, the theories and approaches are required for supporting the dynamic design of helicopter tail drive system. In this project, tail drive system dynamics is researched from two aspects: the bending vibration of the tail horizontal continuous shaft and the coupled bending-torsional vibration of the whole system. Based on the structure traits of tail drive system, analytical methods of the deformation and frictional damping of flexible couplings and elastic supports including bearing-rubber damper-bearing block-tail boom are proposed, and mathematical model with stiffness and damping of Flexible Couplings and Elastic Supports are built under complicated multi-body contact status. Because of the compositional traits of tail drive system, considering the deformation of fuselage and excitations caused by vibration and so on, the dynamic model of shafting with multi-supports, which contains flexible connections and elastic supports, is put forward. Aimed at the characteristics of operating condition even after being attacked by bullets, the helicopter tail drive system dynamic model with transient bullet impact and unexpected unbalance is proposed. Influence laws of vibration caused by main design parameters, maneuvering status and the special excitations are studied. The results of this study can provide design basis of system dynamics for China’s self-developed helicopter tail drive system.
直升机尾传动系统的动力学行为对直升机整体性能和安全性有着重要影响。由于具有多跨轴系、柔性连接、弹性支承等结构特点,以及来自机体、弹击、尾桨等特殊激励,因此直升机尾传动系统动力学设计需要理论和方法支撑。本项目从尾水平轴系的弯曲振动和整个系统的弯扭耦合振动两方面研究尾传动系统动力学。针对尾传动系统轴系连接和支承的特点,研究柔性联轴器、轴承-橡胶弹性元件-轴承座-机体尾桁构成弹性支承的变形和摩擦阻尼分析方法,建立柔性连接和弹性支承的刚度与阻尼数学模型;针对尾传动系统组成特点,提出考虑机体变形和振动等激励、具有柔性连接和弹性支承单元的多跨轴系动力学模型;针对在遭遇弹击之后尾传动系统仍然运转的工况特点,提出弹击瞬态冲击和突加不平衡的直升机尾传动系统动力学模型;研究尾传动系统主要设计参数、机动飞行状态、特殊激励对振动的影响规律。本项目研究成果可为我国自主研制直升机尾传动系统提供动力学设计基础。

结项摘要

直升机尾传动系统的动力学问题极其突出,其动力学行为对直升机整体性能和安全性有着重要影响。在我国自主研制直升机的工程实践中迫切需要尾传动系统动力学理论与方法的支撑。本项目从尾传动轴系的弯曲振动和弯扭耦合振动两方面研究了系统的动力学行为,完成了柔性联轴器动力学模型研究、弹性支承动力学模型研究、使役状态下多跨轴系的弯曲振动研究、使役状态下尾传动系统的弯扭耦合振动研究。具体研究内容如下:. (1)开展了柔性联轴器动力学模型研究。建立了柔性联轴器理论模型,综合有限元仿真和试验验证了理论模型的正确性,通过研究获得了叠片联轴器关键参数对动力学性能的影响规律。. (2)开展了弹性支承轴系动力学建模与分析研究。分别建立了转子、滚动轴承、弹性支座的动力学模型,形成了转子-滚动轴承-支座耦合动力学模型,通过分析获得了基础激励对转子-滚动轴承-支座耦合动力特性影响规律。. (3)开展了使役状态下多跨轴系的弯曲振动研究。通过动态试验和ISIGHT联合仿真,建立了橡胶阻尼环动态刚度和阻尼的力学模型,形成了转子-滚动轴承-叠片联轴器-橡胶阻尼环耦合系统动力学模型,通过研究揭示了关键参数下尾传轴系动力学行为演化机理。. (4)开展了使役状态下尾传动系统的弯扭耦合振动研究。分别建立了机动飞行、弹击损伤、花键摩擦特殊激励下的尾传动系统动力学模型;揭示了机动飞行运动参数对轴系动力学行为影响机理,获得了前飞状态下正、反横滚速度对尾传动轴系的动力学影响规律;研究了花键摩擦自激失稳机理,获得了关键参数下花键摩擦自激行为演化规律;揭示了各弹击参数对系统动力学特性的影响,获得了弹击损伤识别信号特征。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(11)
专利数量(5)
Modelling and dynamic analysis of spline-connected multi-span rotor system
花键连接多跨转子系统建模与动力学分析
  • DOI:
    10.1007/s11012-020-01163-9
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Meccanica
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Haimin Zhu;Weifang Chen;Rupeng Zhu;Jie Gao;Meijun Liao
  • 通讯作者:
    Meijun Liao
Dynamic Characteristics of Encased Differential Gear Train with Journal Bearing
带轴颈轴承的封闭式差速齿轮系的动态特性
  • DOI:
    10.1155/2020/2436191
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jie Yang;Yanjiong Yue;Rupeng Zhu;Weifang Chen;Miaomiao Li
  • 通讯作者:
    Miaomiao Li
Theoretical investigation of the improved nonlinear dynamic model for star gearing system in GTF gearbox based on dynamic meshing parameters
基于动态啮合参数的GTF齿轮箱星轮系统改进非线性动力学模型理论研究
  • DOI:
    10.1016/j.mechmachtheory.2020.104108
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Mechanism and Machine Theory
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Siyu Wang;Rupeng Zhu
  • 通讯作者:
    Rupeng Zhu
Modeling and Theoretical Investigation of Nonlinear Torsional Characteristics for Double-Helical Star Gearing System in GTF Gearbox
GTF 齿轮箱双螺旋星形齿轮系统非线性扭转特性的建模与理论研究
  • DOI:
    10.1007/s42417-021-00371-1
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Journal of Vibration Engineering & Technologies
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Siyu Wang;Rupeng Zhu
  • 通讯作者:
    Rupeng Zhu
共轴对转封闭差动轮系固有特性及灵敏度分析
  • DOI:
    10.13224/j.cnki.jasp.2021.04.009
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    航空动力学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张栋林;朱如鹏;李苗苗;扶碧波;谭武中
  • 通讯作者:
    谭武中

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其他文献

航空渐开线花键副齿面摩擦功分析
  • DOI:
    10.16578/j.issn.1004.2539.2015.08.028
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    机械传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈元;朱如鹏;靳广虎
  • 通讯作者:
    靳广虎
机动飞行时直升机尾传动轴的横向振动建模与特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
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  • 作者:
    倪 德;朱如鹏;靳广虎;李发家
  • 通讯作者:
    李发家
滚动轴承支撑下齿轮耦合转子横向振动建模及非线性动力学特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李同杰;靳广虎;鲍和云;朱如鹏;安鲁陵
  • 通讯作者:
    安鲁陵
直升机机动飞行对尾传动轴临界转速的影响[J].
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆凤霞;朱如鹏;倪德
  • 通讯作者:
    倪德
基于鬃毛摩擦理论的环形橡胶减振器动态迟滞特性模型
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    航空动力学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李峙岳;朱如鹏;李苗苗
  • 通讯作者:
    李苗苗

其他文献

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朱如鹏的其他基金

面向齿轮传动系统的周向叠堆压电分流减振设计原理研究
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  • 项目类别:
    面上项目
面向齿轮传动系统的周向叠堆压电分流减振设计原理研究
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    52275061
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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相似海外基金

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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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