提升直升機(jī)飛行性能一直是直升機(jī)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，高速直升機(jī)前飛時(shí)需降低旋翼轉(zhuǎn)速以延緩前行側(cè)激波的影響進(jìn)而提高最大飛行速度，長(zhǎng)航時(shí)直升機(jī)飛行過(guò)程通過(guò)優(yōu)化旋翼轉(zhuǎn)速可顯著提高直升機(jī)的航時(shí)和航程等性能指標(biāo)，降低旋翼轉(zhuǎn)速也是一種有效降低旋翼氣動(dòng)噪聲的方法，由此可見(jiàn)，旋翼變轉(zhuǎn)速技術(shù)是一種極具潛力的提升直升機(jī)飛行性能的方法。常規(guī)直升機(jī)正常飛行時(shí)旋翼轉(zhuǎn)速基本保持不變，只有在起飛和降落時(shí)旋翼轉(zhuǎn)速才會(huì)經(jīng)歷從零到額定轉(zhuǎn)速或由額定轉(zhuǎn)速到零的過(guò)程。直升機(jī)起動(dòng)或停轉(zhuǎn)過(guò)程，旋翼轉(zhuǎn)速較低，如遇突風(fēng)或者復(fù)雜氣象條件，很容易出現(xiàn)槳葉因過(guò)大揮舞與機(jī)體、地面或艦船甲板相碰的事故，威脅飛行安全。因此，直升機(jī)旋翼轉(zhuǎn)速變化不僅會(huì)發(fā)生在地面起動(dòng)和停轉(zhuǎn)過(guò)程，在正常飛行過(guò)程中，高速、長(zhǎng)航時(shí)、低噪聲等先進(jìn)直升機(jī)的旋翼也會(huì)改變旋翼轉(zhuǎn)速。研究轉(zhuǎn)速變化過(guò)程旋翼的瞬態(tài)氣彈動(dòng)力學(xué)，不僅有助于降低平臺(tái)上停放直升機(jī)的損傷幾率，也有助于提升空中飛行直升機(jī)安全。

1964～1989年，CH-46“海上騎士”縱列式直升機(jī)就出現(xiàn)過(guò)100余次旋翼槳葉與機(jī)身相碰的事故（Keller and Smith，1999a），其中大部分發(fā)生在20%額定旋翼轉(zhuǎn)速以下；在冬季，直升機(jī)平均只有10%的時(shí)間可以在北海的護(hù)衛(wèi)艦上起降，以避免類似事故的發(fā)生。這類旋翼低轉(zhuǎn)速時(shí)直升機(jī)槳葉特有的氣彈動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，被英國(guó)學(xué)者稱為“槳帆”（blade sailing）現(xiàn)象（Newman，1999），美國(guó)學(xué)者稱縱列式雙旋翼直升機(jī)這類問(wèn)題為“機(jī)體碰撞”（tunnelstrike）現(xiàn)象（Smith et al.，1998），常規(guī)單旋翼帶尾槳直升機(jī)則為“尾梁碰撞”（tailboom strike）現(xiàn)象。

韓東教授，2006年博士畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)，后赴美國(guó)猶他州立大學(xué)從事博士后研究，一年后至美國(guó)賓州州立大學(xué)直升機(jī)研究中心深造三年，2010年回母校任教，2014年底赴英國(guó)利物浦大學(xué)AgustaWestland先進(jìn)旋翼飛行器研究中心訪學(xué)一年，2016年晉升教授。主要從事直升機(jī)動(dòng)力學(xué)及其控制、智能旋翼動(dòng)力學(xué)及其控制、旋翼飛行器飛行性能和旋翼氣彈動(dòng)力學(xué)等方面研究。主講直升機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、旋翼飛行器飛行性能和直升機(jī)科技英語(yǔ)等課程。已在

AIAA Journal

Journal of the American Helicopter Society

Journal of Aircraft

趙嘉琛，博士，2024年博士畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)，同年任教于太原理工大學(xué)。主要從事直升機(jī)動(dòng)力學(xué)及其控制、計(jì)算流體力學(xué)和流動(dòng)控制等方面研究。主講《流體力學(xué)》和《空氣動(dòng)力學(xué)》等課程。多次參加振動(dòng)與控制年會(huì)和中國(guó)直升機(jī)年會(huì)，以第一作者發(fā)表包括

Aerospace Science and Technology

南京航空航天大學(xué)韓東教授團(tuán)隊(duì)《 》 主要探討轉(zhuǎn)速變化過(guò)程旋翼瞬態(tài)氣彈動(dòng)力學(xué)及其控制。 旋翼轉(zhuǎn)速變化可能發(fā)生在直升機(jī)起動(dòng)或者停轉(zhuǎn)過(guò)程，也可能發(fā)生在空中正常飛行階段，根據(jù)發(fā)生時(shí)間段的不同，本書(shū)主要針對(duì)該兩階段轉(zhuǎn)速變化過(guò)程旋翼的 瞬態(tài)氣彈響應(yīng) 及其控制開(kāi)展研究，重點(diǎn)探討轉(zhuǎn)速變化過(guò)程旋翼 瞬態(tài)氣彈響應(yīng) 過(guò)大的機(jī)制及其關(guān)鍵影響參數(shù)，針對(duì)過(guò)大響應(yīng)的形成特征開(kāi)展相應(yīng)的響應(yīng)控制方法研究，為轉(zhuǎn)速變化過(guò)程旋翼動(dòng)力學(xué)研究提供理論支持。

轉(zhuǎn)速過(guò)渡過(guò)程直升機(jī)旋翼

瞬態(tài)氣彈響應(yīng) 及其控制研究

韓東 , 趙嘉琛著

北京 : 科學(xué)出版社 , 2025 . 6

ISBN 978 - 7 - 03 - 081180 - 6

• 首先，介紹了轉(zhuǎn)速變化過(guò)程旋翼瞬態(tài)氣彈響應(yīng)及其控制國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展；

• 其次，構(gòu)建了分析瞬態(tài)過(guò)程旋翼氣彈響應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行了相關(guān)模型驗(yàn)證；

• 再次，開(kāi)展了艦面旋翼瞬態(tài)氣彈響應(yīng)研究，探討了常規(guī)構(gòu)型旋翼起動(dòng)過(guò)程瞬態(tài)氣彈響應(yīng)的特性，進(jìn)而分析艦船相關(guān)參數(shù)對(duì)旋翼瞬態(tài)氣彈響應(yīng)的影響；

• 接著，開(kāi)展了艦面旋翼瞬態(tài)氣彈響應(yīng)的主被動(dòng)控制研究，主要通過(guò)在槳葉和艦船上加裝相關(guān)控制裝置，并對(duì)方法的控制效果進(jìn)行深入探討；

• 隨后，開(kāi)展了海上鉆井平臺(tái)起動(dòng)過(guò)程旋翼的瞬態(tài)氣彈響應(yīng)分析，討論了鉆井平臺(tái)相關(guān)參數(shù)對(duì)氣彈響應(yīng)的影響；

• 然后，開(kāi)展了前飛狀態(tài)高速直升機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)渡過(guò)程旋翼的瞬態(tài)氣彈響應(yīng)研究，探討了通過(guò)增加旋翼槳葉阻尼和優(yōu)化旋翼轉(zhuǎn)速策略的方法降低瞬態(tài)氣彈響應(yīng)；

• 最后，開(kāi)展了基于液彈阻尼器的變速旋翼通過(guò)擺振共振區(qū)時(shí)瞬態(tài)載荷抑制研究，并分析了諸多關(guān)鍵參數(shù)對(duì)阻尼器性能的影響。

▲ 格尼襟翼用于艦面旋翼氣彈響應(yīng)控制原理圖

▲ 旋翼瞬態(tài)氣彈響應(yīng)和槳盤(pán)位置 流場(chǎng)

韓東教授畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)直升機(jī)旋翼動(dòng)力學(xué)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在國(guó)外求學(xué)多年，2010 年回到重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室任教，一直從事直升機(jī)動(dòng)力學(xué)及其控制方面的相關(guān)研究和教學(xué)。合作者是他指導(dǎo)的博士生，2024 年4 月畢業(yè)于我校，研究方向?yàn)橹鄙龣C(jī)動(dòng)力學(xué)及其控制。他們的專著《 》總結(jié)了近20 年來(lái)他們?cè)谵D(zhuǎn)速變化相關(guān)旋翼動(dòng)力學(xué)及其控制方面的研究成果，該書(shū)對(duì)艦面和鉆井平臺(tái)旋翼瞬態(tài)氣彈響應(yīng)及其控制以及前飛轉(zhuǎn)速過(guò)渡過(guò)程旋翼瞬態(tài)氣彈響應(yīng)及其控制進(jìn)行了深入且細(xì)致的研究。

相信該書(shū)的出版將會(huì)有助于我國(guó)直升機(jī)變轉(zhuǎn)速旋翼技術(shù)的發(fā)展，將對(duì)直升機(jī)科研人員認(rèn)識(shí)、理解和掌握變轉(zhuǎn)速旋翼技術(shù)發(fā)揮重要作用。

李建波研究員

南京航空航天大學(xué)

直升機(jī)動(dòng)力學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2025 年2 月

本文摘編自《 轉(zhuǎn)速過(guò)渡過(guò)程直升機(jī)旋翼瞬態(tài)氣彈響應(yīng)及其控制研究 》 （ 韓東 , 趙嘉琛著 . 北京 : 科學(xué)出版社 , 2025 . 6 ）一書(shū)“前言”“序”“ 第 1 章 緒論 ”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

ISBN 978 - 7 - 03 - 081180 - 6

責(zé)任編輯：惠 雪 高慧元 曾佳 佳

本書(shū)主要開(kāi)展了旋翼轉(zhuǎn)速變化過(guò)程直升機(jī)旋翼 瞬態(tài)氣彈響應(yīng) 方面的研究。常規(guī)直升機(jī)旋翼起動(dòng)和停轉(zhuǎn)過(guò)程會(huì)經(jīng)歷轉(zhuǎn)速過(guò)渡的瞬態(tài)過(guò)程，高速、高性能和低噪聲等先進(jìn)直升機(jī)已采用或?qū)⒉捎眯碜冝D(zhuǎn)速技術(shù)，前飛時(shí)旋翼也會(huì)經(jīng)歷轉(zhuǎn)速變化瞬態(tài)過(guò)渡過(guò)程。在這些典型的應(yīng)用場(chǎng)景中，旋翼有可能產(chǎn)生過(guò)大的瞬態(tài)響應(yīng)或者載荷，嚴(yán)重威脅直升機(jī)的飛行安全。全書(shū)主要包括旋翼動(dòng)力學(xué)建模、艦面和海上鉆井平臺(tái)旋翼 瞬態(tài)氣彈響應(yīng) 及其控制、前飛狀態(tài)轉(zhuǎn)速過(guò)渡過(guò)程旋翼 瞬態(tài)氣彈響應(yīng) 及其控制等方面內(nèi)容。本書(shū)理論聯(lián)系實(shí)際、內(nèi)容豐富、論述嚴(yán)謹(jǐn)，力求探索旋翼轉(zhuǎn)速變化給直升機(jī)動(dòng)力學(xué)帶來(lái)的新問(wèn)題，從而為旋翼變轉(zhuǎn)速技術(shù)發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)。

（本文編輯：劉四旦）

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