復(fù)合材料旋翼槳葉參數(shù)化建模與減振優(yōu)化方法研究.pdf

1、如何降低振動水平一直是直升機(jī)研制過程中最為關(guān)鍵的問題之一，利用動力學(xué)優(yōu)化技術(shù)，通過動響應(yīng)設(shè)計(jì)減小旋翼槳葉振動載荷，最終減小機(jī)體振動水平是最為有效的、代價最小的方法，也是目前直升機(jī)動力學(xué)設(shè)計(jì)研究的重要發(fā)展方向之一。
　　本文提出了一種基于旋翼槳葉參數(shù)化模型的動力學(xué)優(yōu)化方法及減振設(shè)計(jì)方法，并針對其中的關(guān)鍵問題開展研究，完成了如下工作：
　　(1)提出了一種典型復(fù)合材料槳葉剖面的有效的參數(shù)化描述與建模方法，實(shí)現(xiàn)了槳葉氣動外形、內(nèi)部

2、結(jié)構(gòu)組件及物理特性的參數(shù)化；同時結(jié)合槳葉剖面特性的有限元分析方法，建立了典型復(fù)合材料槳葉剖面的有限元網(wǎng)格自動剖分方法。以復(fù)合材料盒型梁和―海豚‖直升機(jī)復(fù)合材料槳葉為例，進(jìn)行了參數(shù)化方法的計(jì)算分析，剖面特性計(jì)算結(jié)果與國外分析結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好，驗(yàn)證了本文參數(shù)化方法的正確性。
　　(2)發(fā)展了適合于旋翼動力學(xué)優(yōu)化的非線性動力學(xué)模型和動響應(yīng)、剖面振動載荷計(jì)算方法。首先，基于Hodges的中等變形旋轉(zhuǎn)梁理論，獲得了槳葉揮舞-擺振-扭轉(zhuǎn)

3、-拉伸全耦合非線性控制方程和有限元計(jì)算模型；然后，建立了基于預(yù)定氣動載荷的旋翼槳葉的非線性穩(wěn)態(tài)平衡計(jì)算方法、穩(wěn)態(tài)周期響應(yīng)計(jì)算方法，以及模態(tài)-力積分混合的旋翼槳葉振動載荷計(jì)算方法；最后進(jìn)行了模型驗(yàn)證，非線性靜力變形、動特性、槳葉剖面振動載荷計(jì)算，通過了Princeton梁、3種模型槳葉和SA349/2直升機(jī)試驗(yàn)或飛行實(shí)測數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)吻合良好，從而驗(yàn)證了方法的有效性。
　　(3)發(fā)展了旋翼槳葉的模態(tài)修型減振設(shè)計(jì)方法，