Sterowanie dodatkowe wiropłatów przy wykorzystaniu koncepcji układów inteligentnych

• Autorzy: Narkiewicz J.

Warianty tytułu

EN

Application of smart structure concept to rotorcraft additional control

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących , możliwości zastosowania "układów inteligentnych" do poprawy charakterystyk wiropłatów. Na początku przedstawiono ogólne tło pozwalające na umiejscowienie zagadnień z zakresu wiropłatów w tematyce układów inteligentnych. Omówiono ideę układów inteligentnych, zaproponowano ich klasyfikację pod kątem zasad działania, wyodrębniono struktury adaptacyjne, jako specjalną grupę takich układów, zdefiniowano koncepcję elementów aktywnych i przedstawiono materiały, z których mogą one być zbudowane. Potrzeba i możliwości poprawy charakterystyk wiropłatów dotyczą głównie wirników. Omówiono sterowanie śmigłowców o różnych konfiguracjach wirników. Zasadę działania wirnika nośnego i źródła występujących na nim niekorzystnych zjawisk aeroelastycznych, których wyeliminowanie może być celem stosowania układów inteligentnych. Przedstawiono aktualny stan badań w tym zakresie, dokonując przeglądu rozwiązań konstrukcyjnych układów sterowania dodatkowego proponowanych do poprawy jakości pracy wirnika. Na tej podstawie wybrano dwie najbardziej obiecujące koncepcje: wykorzystanie dodatkowych elementów w postaci klapek mocowanych na krawędzi spływu łopat oraz aktywne sterowanie kształtem łopat. Możliwość wpływania na zmienne obciążenia wirnika za pomocą urządzeń dodatkowych umieszczonych na łopatach, rozpatrywano jako przypadek ogólny ograniczenia obciążeń zmiennych u nasady łopaty przez sterowanie obciążeniami rozłożonymi na wybranym odcinku wzdłuż łopaty wirnika. Zbadano wpływ ruchu łopat wirnika na jeden z proponowanych typów mechanizmu zmianv kąta wychylenia klapki umieszczonej na krawędzi spływu łopaty. Wspólną dla wszystkich koncepcji układów inteligentnych proponowanych dla wiropłatów jest potrzeba efektywnego sterowania mechanicznymi układami niestacjonarnymi, okresowymi. Dla takich układów, w zastosowaniu do wiropłatów, stosowane jest głównie sterowanie w dziedzinie częstości, gdzie zmiennymi sterującymi są parametry okresowych zmian jednej wielkości fizycznej. W pracy przedstawiono dwa algorytmy sterowania w dziedzinie czasu dotyczące możliwości poprawy osiągów wirnika przez jednoczesne wykorzystanie dwu zmiennych sterujących oraz modyfikowania ruchu łopaty przez wykorzystanie algorytmu "uczącego się". Ostatnia cześć pracy, dotyczy modelowania struktur adaptacyjnvch. Dokonano przeglądu stosowanych modeli oddziaływania elementu aktywngo ze strukturą typu belkowego. Zbadano możliwości wpływania na kształt belek wirujących przez wykorzystanie kompozytu zawierającego włókna aktywne. W podsumowaniu pracy przedstawiono kierunki dalszych badań, które należy podjąć dążąc do realizacji pomysłu "wirnika inteligentnego".

EN

A study concerning feasibility of application of smart structures for improvement of rotorcraft behaviour is presented. A general idea of intelligent systems is discussed and their classification from an angle of view of priciples of operation is proposed to allow placement of rotorcraft problems in this field. Concepts of adaptive structures and active elements are discussed, and materials from which they can be built are presented. The need and possibility of behaviour improvement concern mainly rotors. The helicopter control for various rotor configurations is presented, and the main rotor of helicopter forms the basis for identification of unwanted aeroelastic phenomena, which elimination may be the objective of smart structures application. An overview additional rotor control concepts for improvement of rotor performance is presented. As the two most promising concepts for additional rotor control there are selected: application of additional devices placed at the tailing edge of the blade and active control of the blade shape.The possibility of influencing varying loads on rotor blade is considered as a generic case of minimising blade root loads via application of control loads distributed along a part of the blade. The influence of blade motion on performance of a device placed inside the blade is investigated. A common for all concept of rotor additional control is the lack of effective, practical control methods for unsteady, periodic mechanical systems. For such systems in rotorcraft field usually one control variable, varied periodically, is considered. In this work two algorithms in the time domain are investigated; one using two variables for rotor performance improvement, the other one is learning algorithm for modification of rotor blade motion. Adaptive structure modelling is considered in the subsequent part of this work. For beam type structures an overview of modelling of interaction of active element with a structure is presented and the possibility of application of active composite for influencing blade shape is investigated. Suggestions for further research activities leading to smart rotor design conclude this work. ~~ ~

Słowa kluczowe

PL

sterowanie; wiropłaty; układy inteligentne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika
• Rocznik: 1998
• Tom: z. 169
• Strony: 3--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 114 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Narkiewicz J.

• Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej Politechniki Warszawskiej 00-665 Warszawa ul. Nowowiejska 24