自20世纪60年代以来，随着快速直升机的探索，人们通过不同的概念探索了许多动力学挑战，如倾转旋翼（波音XV-15、贝尔波音V22鱼鹰、莱昂纳多AW609）、复合直升机（洛克希德AH-56、西科斯基S-72、空客X3）或西科斯基的升力偏移共轴（XH-59A、X2、S-97 Raider）。对于动态载荷和稳定性预测，高速引起的非线性效应，如增加逆流面积、叶尖损失、动态失速、叶片涡流相互作用或跨音速效应，可能变得不可忽视。
Lowis于1968年发表研究建立了运动方程，以研究快速前进飞行中叶片挥舞运动的稳定性。Mc Nulty 1989年的报告收集了前飞中小型隔离无铰链旋翼的flap-lag稳定性数据。本文研究了与旋翼载荷相关的旋翼锥角对系统阻尼的影响。之前的研究侧重于高前进比下旋翼的稳定性和控制。仅考虑挥舞运动来比较跷跷、铰接和刚性旋翼。Floquet方法出现在许多处理高速飞行的论文中，它特别用于研究攻击性机动对高速飞行和高负载条件下直升机稳定性的影响。Peters分析了高速下耦合flap-Lag运动的稳定性。特别是，运动耦合被证明与旋翼的稳定性有关。
本文还展示了与不同频率的超前滞后模式相关的不同稳定性边界：1/rev和0.5/rev。同一作者还研究了使用叶片桨距角来稳定旋翼flap-lag动力学。最近，一些文章探索了与减速旋翼概念相关的非常高的前进比域，接近或高于1。
现象描述
正如理论分析所预测的那样，直升机主旋翼在高速运行时会出现flap-lag稳定性问题。在X3演示机记录飞行的准备过程中，在高速条件下遇到了一些亚谐波振动，这被认为是flap-lag耦合现象的结果，空客直升机将其命名为“双旋翼”，其独特特征是：·
● 叶片尖端路径的分裂
● 叶片挥舞运动为旋翼谐波的一半（0.5/rev）
● 高前进比（u>0.4）
● 高叶尖马赫数（马赫数>0.9）
● 无反应滞后运动
● 机舱振动为叶片通过频率的一半（N/2/rev）
根据叶片应变计的测量结果，可以使用应变模式分析方法重建弹性变形，该方法通过识别局部应变测量中的每个模态参与，将弹性变形基础与模态力矩基础相关联。SPA应用于时间数据，用于比较连续几次旋翼旋转的变形模式。所获得的图案清楚地突出了双旋翼事件中叶片尖端遵循的两条不同路径。如图所示，每个叶片从一个旋转到另一个旋转交替遵循一条路径和另一条路径，从而确认了叶片挥舞运动的整体半转响应。由梳齿线描绘的扭转弹性变形在两条路径之间也存在显著差异。
通过机舱加速计捕捉到与N/2/rev频率相对应的低频振动的上升，可以明显地测量到这种现象的发生，其振幅几乎与通常的N/rev振动相当。
叶片尖端路径，左：双旋翼之前，右：双旋翼期间
双旋翼期间的机舱振动谱
参考资料：2025RACER在高速飞行条件下的挥摆稳定性分析-空客直升机
