本書圍繞直升機設計中所涉及的動力學問題,按照工程問題的解決流程,提齣相應的研究思路和設計方法。全書共分7章,主要內容包括鏇翼動力學、機體動力學、鏇翼與機體耦閤動力學、傳動鏈扭振動力學、直升機振動控製和武裝直升機特有的動力學問題等。本書可供從事鏇翼飛行器工程設計的科研人員參考。
吳希明,男,齣生於1964年,福建邵武人,研究員,博士生導師,中航工業飛行器機體技術首席技術專傢,國務院政府特殊津貼專傢,“全國勞動模範”,首批“新世紀百韆萬人纔工程”國級人纔,直10、直19武裝直升機總設計師,現任中國航空工業集團公司科技委副主任、中國航空研究院副院長、中航工業直升機總設計師。
先後參加瞭多個重點國産直升機型號的研製,主持建立瞭全麵成熟的直升機平颱設計技術體係並成功研製我國首款國際先進專用攻擊直升機,作為課題負責人或技術首席主持瞭國傢“863”和國防“973”等課題的研究,推動瞭直升機裝備和研製技術的跨越發展。
榮獲國傢科學技術進步奬一等奬1項、國防科學技術進步奬二等奬3項,榮獲首屆“馮如航空科技精英奬”、首屆“航空航天月桂奬”。
第1章概述…………………………………………………(1)
1.1直升機動力學工程設計的背景………………………………(1)
1.2直升機動力學的主要內容……………………………………(2)
1.2.1鏇翼、尾槳動力學……………………………………………(2)
1.2.2機體動力學…………………………………………………(3)
1.2.3鏇翼與機體耦閤動力學………………………………………(3)
1.2.4傳動鏈扭振動力學…………………………………………(3)
1.2.5直升機振動控製……………………………………………(4)
1.2.6武裝直升機特有的動力學問題………………………………(4)
1.3直升機動力學設計流程………………………………………(5)
第2章鏇翼動力學…………………………………………………(6)
2.1引言…………………………………………………(6)
2.1.1鏇翼的功能與結構…………………………………………(6)
2.1.2鏇翼動力學設計研究範圍……………………………………(6)
2.1.3鏇翼動力學設計要點…………………………………………(7)
2.2鏇翼動力學設計通用要求……………………………………(8)
2.2.1設計依據……………………………………………………(8)
2.2.2設計目標……………………………………………………(8)
2.2.3設計準則……………………………………………………(9)
2.3各類結構形式的鏇翼動力學特點……………………………(9)
2.3.1鉸接式鏇翼的動力學特性特點………………………………(9)
2.3.2無鉸式鏇翼或無軸承式鏇翼的動力學特性特點…………………(11)
2.3.3不同構型鏇翼氣彈穩定性的特點……………………………(11)
2.4鏇翼氣彈耦閤動力學建模及其求解方法……………………………(12)
2.4.1鏇翼氣彈耦閤動力學建模方法概述…………………………(12)
2.4.2鏇翼氣彈耦閤動力學建模……………………………………(14)
2.4.3鏇翼動力學運動方程的求解…………………………………(18)
2.5鏇翼動力學設計與驗證………………………………………(20)
2.5.1鏇翼動力學設計思想、設計程序……………………………(20)
2.5.2鏇翼固有頻率設計…………………………………………(21)
2.5.3鏇翼氣彈穩定性設計…………………………………(22)
2.5.4鏇翼減振設計………………………………………………(22)
2.5.5鏇翼動力學試驗……………………………………………(23)
2.5.6鏇翼動力學評估與改進………………………………………(26)
2.5.7尾槳動力學設計……………………………………………(27)
2.6設計實例———球柔性鏇翼的動力學特性設計與試驗評估……………(28)
2.6.1概述…………………………………………………(28)
2.6.2鏇翼動力學特性設計要求……………………………………(29)
2.6.3鏇翼動力學特性設計…………………………………………(29)
2.6.4鏇翼塔試驗與相關性分析……………………………………(30)
2.6.5飛行試驗評估和改進設計與驗證……………………………(32)
2.6.6分析結論……………………………………………………(35)
第3章機體動力學…………………………………………………(36)
3.1引言…………………………………………………(36)
3.1.1機體的功能和結構…………………………………………(37)
3.1.2機體動力學主要研究對象……………………………………(37)
3.1.3機體動力學研究方法…………………………………………(38)
3.1.4機體動力學設計要點…………………………………………(38)
3.2機體動力學設計準則…………………………………………(39)
3.2.1機體動特性設計準則…………………………………………(39)
3.2.2鏇轉部件每轉1次振動要求…………………………………(39)
3.2.3發動機與主減速器安裝動力學設計要求………………………(40)
3.2.4機載設備安裝動力學設計要求………………………………(40)
3.2.5武器係統安裝動特性要求……………………………………(40)
3.2.6局部結構動力學設計要求……………………………………(40)
3.3機體動力學理論與建模要求…………………………………(40)
3.3.1基本假設……………………………………………………(40)
3.3.2機體結構動力學建模通用要求………………………………(41)
3.3.3機體結構動力學建模準則……………………………………(42)
3.3.4機體結構全機模型檢查要求…………………………………(46)
3.3.5試驗建模基本原則…………………………………………(47)
3.4機體動力學設計與驗證………………………………(47)
3.4.1機體動力學設計各階段主要工作及設計流程……………………(47)
3.4.2全機結構動力學建模…………………………………………(49)
3.4.3機體結構動特性和振動響應分析……………………………(50)
3.4.4機體動力學試驗……………………………………………(51)
3.4.5機體結構動力學模型修正……………………………………(53)
3.4.6典型直升機機體動力學問題剖析……………………………(55)
3.5工程設計案例…………………………………………………(62)
3.5.1全機結構動力學建模…………………………………………(62)
3.5.2全機動特性分析……………………………………………(62)
3.5.3全機動響應分析……………………………………………(63)
3.5.4機體結構動力學試驗…………………………………………(64)
3.5.5機體結構動力學模型修正……………………………………(67)
3.5.6全機振動響應評估…………………………………………(67)
第4章鏇翼與機體耦閤動力學……………………………………(69)
4.1引言…………………………………………………(69)
4.2地麵共振和空中共振問題的物理本質………………………(70)
4.3防止地麵共振和空中共振的設計措施………………………(71)
4.3.1防止地麵共振的措施…………………………………………(71)
4.3.2防止空中共振的措施…………………………………………(73)
4.3.3發生地麵共振時的現象和處置辦法…………………………(73)
4.4設計準則………………………………………………(73)
4.4.1鏇翼與機體耦閤穩定性設計準則……………………………(73)
4.4.2鏇翼與機體耦閤動特性設計準則……………………………(75)
4.5鏇翼與機體耦閤動力學建模…………………………………(75)
4.5.1機體模型……………………………………………………(75)
4.5.2鏇翼模型……………………………………………………(76)
4.5.3氣動模型……………………………………………………(83)
4.5.4隻考慮鏇翼擺振運動的地麵共振分析模型………………………(86)
4.5.5鏇翼與機體耦閤動力學綜閤分析模型…………………………(88)
4.6鏇翼與機體耦閤動力學設計與驗證…………………………(91)
4.6.1鏇翼與機體耦閤動力學設計與驗證流程………………………(91)
4.6.2地麵共振和空中共振設計要求的確定…………………………(94)
4.6.3鏇翼與機體耦閤動特性設計…………………………………(105)
4.6.4地麵共振和空中共振詳細分析………………………………(106)
4.6.5鏇翼與機體耦閤動特性和響應分析…………………………(133)
4.6.6鏇翼與機體耦閤穩定性驗證試驗與設計改進……………………(139)
4.6.7鏇翼與機體耦閤振動飛行試驗與評估…………………………(143)
4.7飛控係統對耦閤穩定性的影響與主動控製……………………………(143)
4.7.1飛控係統對耦閤穩定性的影響………………………………(143)
4.7.2鏇翼與機體耦閤穩定性主動控製……………………………(144)
第5章傳動鏈扭振動力學…………………………………………(147)
5.1引言…………………………………………………(147)
5.2設計準則………………………………………………(148)
5.3扭振動力學建模………………………………………………(148)
5.3.1扭振特性分析模型…………………………………………(148)
5.3.2扭振穩定性分析模型…………………………………………(150)
5.4扭振動力學設計與驗證………………………………………(151)
5.4.1扭振動力學設計與驗證流程…………………………………(151)
5.4.2扭振設計與分析……………………………………………(152)
5.4.3扭振穩定性設計與分析………………………………………(155)
5.4.4扭振動力學試驗……………………………………………(157)
5.4.5扭振動力學設計改進…………………………………………(158)
5.5工程設計實例…………………………………………………(159)
5.5.1扭振分析實例………………………………………………(159)
5.5.2扭振穩定性分析實例…………………………………………(161)
第6章直升機振動控製……………………………………………(163)
6.1引言…………………………………………………(163)
6.2直升機振動及其測量評價……………………………………(164)
6.2.1直升機的振動特徵…………………………………………(164)
6.2.2直升機的振動測量…………………………………………(167)
6.2.3直升機振動測量的基本方法…………………………………(168)
6.2.4直升機振動測量的數據處理…………………………………(169)
6.2.5直升機振動水平的評價………………………………………(169)
6.3直升機振動控製的基本策略…………………………………(172)
6.4直升機振動被動控製技術……………………………………(174)
6.4.1動力吸振技術………………………………………………(174)
6.4.2振動隔離技術………………………………………………(179)
6.5直升機振動主動控製技術……………………………………(186)
6.5.1直升機振動主動控製技術的技術分類及概況……………………(186)
6.5.2直升機振動主動控製技術的基本原理…………………………(189)
6.5.3直升機振動主動控製技術的算法簡述…………………………(191)
6.6直升機型號振動控製設計流程………………………………(196)
6.6.1設計目標……………………………………………………(197)
6.6.2設計策劃……………………………………………………(197)
6.6.3工程詳細設計………………………………………………(198)
6.6.4飛行試驗驗證………………………………………………(198)
6.7直升機振動主動控製設計思路及案例………………………(199)
6.7.1作動器………………………………………………(199)
6.7.2加速度傳感器………………………………………………(201)
6.7.3控製器………………………………………………(201)
6.7.4鏇翼轉速同步………………………………………………(202)
6.7.5應用案例……………………………………………………(202)
第7章武裝直升機特有的動力學問題……………………………(204)
7.1引言…………………………………………………(204)
7.2武器安裝的動力學設計………………………………………(205)
7.3武器發射對直升機的影響……………………………………(207)
7.4瞄準具及其安裝………………………………………………(209)
7.4.1瞄準具對載機振動環境的適應性……………………………(209)
7.4.2瞄準具與航炮的相容性………………………………………(211)
7.4.3桅杆式瞄準具………………………………………………(213)
7.4.4懸臂式外部裝備……………………………………………(214)
7.5動態參數測試和分析…………………………………………(217)
7.5.1概述…………………………………………………(217)
7.5.2試驗設計……………………………………………………(218)
7.5.3外場測試中乾擾的排除………………………………………(219)
7.5.4采樣率和分析截止頻率的確定………………………………(220)
7.5.5載荷識彆……………………………………………………(223)
參考文獻……………………………………………………(225)
我是一名對模擬飛行遊戲情有獨鍾的玩傢。在遊戲中,我雖然可以操控各種型號的直升機,體驗它們在虛擬世界中的飛行樂趣,但我總覺得,對這些飛行器背後的真實原理缺乏深入的瞭解,這在一定程度上影響瞭我沉浸式的體驗。所以,當我在書店櫥窗裏看到《直升機動力學工程設計》這本書時,我立刻被吸引瞭。我猜想,這本書或許能夠為我提供一些現實世界中直升機設計和操作的理論基礎。比如,書中關於鏇翼葉片的氣動外形設計,是如何影響升力和阻力的?不同類型的鏇翼係統(如共軸反轉、串列鏇翼、單鏇翼帶尾槳等)各自有什麼優缺點?在遊戲中,我常常需要應對側風、紊亂氣流等復雜情況,這本書是否能夠解釋,直升機的設計是如何應對這些挑戰的?又或者,當我在遊戲中進行復雜的空中機動時,書中是否有關於操縱係統的原理講解,讓我知道我的每一個操作是如何轉化為直升機實際動作的?如果這本書真的能幫助我從一個“操作者”轉變為一個“理解者”,那我將受益匪淺。我希望這本書能讓我更好地理解遊戲中那些看似“理所當然”的飛行特性,從而提升我的遊戲體驗,甚至激發齣我學習更專業知識的興趣。
評分我是一名航空愛好者,一直以來都對直升機的飛行原理和設計理念充滿好奇。讀完《直升機動力學工程設計》這本書的目錄,我發現其中涵蓋瞭空氣動力學、結構力學、材料學、控製係統等多個方麵,這正是我一直想要深入瞭解的領域。我特彆期待書中能夠詳細闡述鏇翼氣動設計的奧秘,比如葉片是如何設計成特定的翼型來産生最大的升力,以及如何通過改變迎角來控製升降。同時,我對於直升機如何實現精確的飛行控製也十分感興趣。書中的“動力學”部分,是否會介紹各種控製麵的作用,以及它們是如何協同工作的,以實現直升機的懸停、前進、後退、以及復雜的機動動作?此外,材料科學在現代直升機設計中的作用不容忽視。我希望書中能夠介紹一些先進的復閤材料是如何被應用於鏇翼和機身的設計,以達到減輕重量、提高強度的目的。這本書就像是一本“直升機設計百科全書”,能夠滿足我對這個復雜而迷人飛行器的一切疑問。
評分作為一名對航空史略有研究的愛好者,我一直對各種飛行器的發展演變充滿興趣。《直升機動力學工程設計》這個書名,讓我聯想到早期那些充滿探索精神的工程師們,是如何在有限的條件下,一點點攻剋直升機設計中的各種難題的。這本書或許能夠揭示那些不為人知的細節,比如早期直升機在穩定性、操縱性以及動力係統方麵的挑戰,以及他們是如何通過不斷的實驗和改進,最終纔有瞭今天我們看到的成熟的直升機。我特彆期待書中能夠包含一些曆史性的案例分析,或者是對一些經典直升機型號的設計理念進行解讀。畢竟,瞭解過去纔能更好地理解現在和未來。如果書中能夠介紹一些關於直升機在特殊環境下,例如高原、海況、或是搜救任務中的設計考量,那就更棒瞭。因為這些場景往往對直升機的性能提齣瞭更高的要求,也更能體現齣設計者的智慧和創新。這本書不僅僅是關於技術,更是關於人類挑戰極限、不斷突破的勇氣和精神的體現。我希望它能讓我看到,那些工程師們是如何將科學的嚴謹與藝術的想象力相結閤,創造齣如此令人贊嘆的飛行器。
評分從一個普通愛好者的角度來看,這本書的標題《直升機動力學工程設計》聽起來就充滿瞭挑戰性。我一直對直升機那種“反重力”的飛行方式感到好奇,但又覺得這其中的技術門檻很高,普通人很難觸及。然而,這本書卻以一種似乎是“深入淺齣”的方式呈現齣來,至少從目錄和章節劃分來看是這樣。我尤其關注那些關於空氣動力學和結構力學的章節,因為我一直覺得直升機的穩定飛行和承受強大力量的能力,離不開這兩個學科的支撐。想象一下,當鏇翼以驚人的速度鏇轉時,産生的氣流是如何托舉起沉重的機身,又是如何在復雜的飛行姿態下保持平衡的?這背後的數學模型和物理原理一定是極其精妙的。我希望能在這本書中找到答案,瞭解那些設計者是如何通過嚴謹的計算和無數次的模擬,最終將這些理論轉化為實際的飛行器。雖然我可能無法完全掌握其中的所有公式和推導,但我相信,通過閱讀這本書,我能夠建立起對直升機工作原理的整體認識,理解其設計的核心要素。這對我來說,是一種智力上的享受,也是一次對工程思維的啓濛。這本書就像是一個知識的寶庫,等待著我去挖掘其中的閃光點。
評分從工程教育的角度來看,一本好的技術書籍應該兼具理論深度和實踐指導意義。《直升機動力學工程設計》這個書名,讓我對其在教學和科研領域的作用充滿瞭期待。我猜測,這本書的編寫,可能參考瞭國內外一些經典的航空工程教材,力求在內容上做到嚴謹、係統和全麵。我尤其關注書中是否對直升機的動力學模型進行瞭詳細的介紹,例如如何建立描述直升機運動的數學方程,以及如何求解這些方程以預測和分析直升機的飛行性能。同時,對於工程設計而言,性能評估和優化是至關重要的環節。我希望書中能夠包含一些關於直升機性能評估的指標和方法,以及如何通過設計參數的調整來優化其穩定性、操縱性、載荷能力等關鍵性能。此外,如果書中能夠涉及到一些現代直升機設計中常用的先進技術,例如先進的鏇翼控製係統、減振降噪技術、甚至是復閤材料的應用等,那就更具前瞻性瞭。一本優秀的教材,不僅能夠傳授知識,更應該能夠啓發思考,培養學生解決實際工程問題的能力。我期待這本書能夠成為直升機工程領域學生和研究人員的有力工具,幫助他們在這個充滿挑戰和機遇的領域取得更大的成就。
評分我是一名希望在工程領域有所建樹的年輕學子,對於航空工程尤其嚮往。《直升機動力學工程設計》這本書,給我一種“權威”和“係統”的感覺。我猜想,這本書的編寫,一定遵循瞭嚴謹的學術邏輯,能夠幫助我建立起紮實的理論基礎。我非常關注書中關於“動力學模型”的講解,我希望能夠理解直升機在各種飛行狀態下的運動方程是如何建立的,以及如何利用這些方程來分析和預測直升機的飛行性能。同時,對於“工程設計”的部分,我希望能夠學習到一些實際的設計流程和方法,例如如何進行參數優化,如何評估設計的可靠性和安全性,以及如何考慮環境因素對設計的影響。如果書中能夠包含一些實際的案例研究,例如對某個經典直升機型號的設計思路進行剖析,那將對我理解理論知識的應用非常有幫助。這本書對我來說,不僅僅是一本教材,更是一本“工程思維的啓濛書”,能夠幫助我打開通往航空工程領域的大門,並為我未來的學習和職業發展奠定堅實的基礎。
評分我是一名熱愛科幻作品的讀者,尤其喜歡那些描繪未來科技的硬科幻。直升機作為一種現實存在的、但又充滿未來感的交通工具,一直是我關注的焦點。這本書的標題《直升機動力學工程設計》,讓我聯想到那些在科幻電影中齣現的、性能更加卓越、功能更加強大的飛行器。我猜想,這本書或許能為我揭示這些未來飛行器的設計雛形和理論基礎。比如,書中是否會探討一些關於提高直升機飛行速度、增加載荷能力、或者提升隱身性能的設計思路?又或者,是否會涉及一些新型的動力係統,例如更高效的發動機、或者全新的能源解決方案?我特彆好奇,在動力學層麵,如何纔能設計齣能夠執行更復雜、更精細的空中任務的直升機,例如自主導航、精確打擊、或者是在極端環境下進行救援。如果這本書能夠讓我看到,現實世界中的工程設計是如何一步步接近甚至超越科幻的想象,那將是一件令人興奮的事情。它不僅滿足瞭我對未來科技的好奇心,也讓我看到瞭科學與想象力結閤的巨大力量。
評分我是一名退休的工程師,年輕的時候也曾參與過一些大型機械項目的研發。雖然我沒有直接接觸過直升機設計,但對於精密的機械結構和復雜的動力學係統,我始終保持著濃厚的興趣。這本書的題目《直升機動力學工程設計》,讓我迴想起當年那種一絲不苟、追求極緻的工程精神。我猜想,這本書一定凝聚瞭作者多年的心血和經驗,能夠深入淺齣地講解直升機設計中的核心技術。我尤其關注書中對“動力學”的解讀,這涉及到運動、力、能量等一係列物理概念,在機械設計中至關重要。我希望書中能有詳細的推導過程,解釋直升機是如何通過復雜的動力學耦閤,實現穩定而精確的飛行控製的。同時,對於“工程設計”的部分,我希望能夠看到一些實際的設計流程和方法論的介紹。比如,從概念設計到詳細設計的轉化,如何進行方案的評估和選擇,以及在設計過程中如何應對各種約束條件(如成本、製造工藝、安全標準等)。這本書對我來說,不僅是學習新知識的平颱,更是對那段輝煌工程年代的迴憶和緻敬。
評分這本書的封麵設計實在是太吸引人瞭,那種硬朗的綫條,配閤著充滿科技感的藍色和銀色調,讓我一眼就愛上瞭它。光是看著封麵,就能想象齣書中那些復雜的機械結構和精密的計算過程。我一直對機械工程抱有濃厚的興趣,尤其是那些能夠徵服天空的交通工具,直升機無疑是其中的佼佼者。它的懸停能力、垂直起降的特性,以及在復雜地形中的靈活性,都讓我驚嘆不已。所以,當我在書店裏看到這本《直升機動力學工程設計》時,就像是發現瞭寶藏一樣。我迫不及待地翻開它,雖然我並不是這方麵的專業人士,但書中的圖錶和配圖都非常直觀,讓我能夠大緻理解那些復雜的理論。我尤其對其中關於鏇翼動力學的部分很感興趣,它解釋瞭為什麼直升機能夠産生升力,以及如何在不同條件下進行控製,這對我來說簡直是打開瞭一個全新的世界。我設想,如果我能夠深入理解這些內容,也許有一天我真的可以參與到直升機的設計工作中,或者至少能夠更深刻地理解我所看到、所駕駛的直升機的原理。這本書不僅僅是一本技術手冊,更像是一扇通往航空工程奇妙世界的大門,它激發瞭我對科學探索的渴望,也讓我看到瞭工程設計的無窮魅力。我非常期待能夠花更多的時間去啃讀這本書,去領略其中蘊含的智慧和創造力。
評分這本書的裝幀和紙張質量給我的第一印象非常好,有一種厚重感和專業感。我本身是汽車工程領域的從業者,雖然與航空航天工程有所區彆,但我一直堅信工程設計的原理是相通的。我猜想,《直升機動力學工程設計》這本書中,關於結構力學、材料強度、振動分析等方麵的內容,或許能給我帶來一些跨學科的啓發。例如,直升機在高轉速鏇翼的驅動下,會承受巨大的應力和復雜的振動,這些都與汽車發動機和傳動係統所麵臨的問題有異麯同工之妙。我特彆好奇書中是如何處理這些復雜受力情況的,是否會涉及到有限元分析等現代工程計算方法。同時,對於輕量化和高強度的材料選擇,也是汽車工程和航空工程共同關注的焦點。我希望書中能介紹一些用於直升機設計的特殊材料,以及它們在結構設計中的應用。如果書中還能提及一些關於可靠性工程和故障分析的內容,那就更好瞭,這對於任何工程設計都是至關重要的。這本書就像是一扇窗戶,讓我能夠窺探到另一個工程領域的精妙之處,並從中汲取靈感,反哺我自己的工作。
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