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旋翼航空器的最佳设计,以最小化所需的动力和振动

抽象:  在本次演讲中,我们考虑了旋翼飞机在前向飞行中的最佳性能,它使带有柔性叶片的微调旋翼的所需轴功率和振动轮毂载荷的线性组合最小化。我们首先对所需轴功率的理论极限进行一般性讨论,以显示尾流结构与效率之间的密切关系。然后,我们考虑实际(非理想)转子的功率要求和振动负载。对于实际转子,使用涡流格子法对空气动力和功率进行建模。  使用基于Hodges-Dowell旋转梁方程线性化形式的有限元模型对振动叶片进行建模。减少古安和谐波平衡可减少自由度的数量。数值模型已针对理论模型和实验模型进行了验证,总体上吻合良好。对于使用高次谐波控制的转子,将所需功率和/或振动负载降至最低的问题被归结为二次编程问题,需要单个线性矩阵求解才能找到最优问题。对于适中和较高的前进比,高次谐波控制可以减小轮毂力,但同时会增加所需的轴功率。

:  Dr. Kenneth C. Hall received his S.B., S.M., and Sc.D. degrees from the Department of Aeronautics and Astronautics at MIT.  He joined the faculty of the Department of Mechanical Engineering and Materials Science at Duke University in 1990, served as Chair of the department from 2001 to 2007, and is currently the Julian Francis Abele Professor of Mechanical Engineering.  Dr. Hall's research has focused primarily on novel methods for computing the unsteady aerodynamics, structural dynamics, and aeroelasticity of aerospace vehicles and turbomachinery. Dr. Hall was elected to the National Academy of Engineering in 2020, and is the winner of the 2018 American Institute of Aeronautics and Astronautics Aerodynamics Award, ``For seminal contributions in the development of novel unsteady aerodynamic theories and analysis methods for internal and external flows.''  He is a past Vice President of the ASME, the former Chair of the International Gas Turbine Institute (IGTI) of the ASME, and past Editor of the Journal of Turbomachinery.

 

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发布日期:2021年06月14日
 

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