直升机旋翼复合材料桨叶结构设计与选材分析.pdf

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1、第39卷第2期高科键鲜维与应用、，01．39NO．22014年4月Hi-1chFiber&ApplicationApt．2014直升机旋翼复合材料桨叶结构设计与选材分析孟雷，程小全，胡仁伟，徐云研(北京航空航天大学航空科学与Z-程学院，北京100191)摘要：介绍了直升机旋翼复合材料桨叶的结构特点和设计要求，分析了国内外复合材料桨叶结构设计的选材情况，总结了我国直升机复合材料桨叶结构选材现状与现存问题，并对无轴承旋翼柔性梁和主动控制智能旋翼国际新型桨叶复合材料结构设计与选材进行了讨论。综述研究表明，直升机旋翼桨叶工作环境

2、复杂，在动力学设计方面有较高要求，复合材料桨叶结构设计及其成本与选材存在相互依赖和相互制约的矛盾关系，指出桨叶用复合材料与其结构设计技术的发展，对提高我国直升机旋翼桨叶性能、可靠性、寿命和安全性具有重要意义。关键词：旋翼桨叶；复合材料；无轴承旋翼；智能旋翼；结构设计；选材分析中图分类号：V224；V258文献标识码：A文章编号：1007．9815(2014)02—0016—08Materialselectioninhelicoptercompositerotorbladestructuredesign—MENGLei，C

3、HENGXiao—quan，HURen—wei，XUYun—yan(SchoolofAeronauticalScienceandEngineering，BeihangUniversity,Beijing100191China)Abstract：Thestructuralfeaturesanddesignrequirementsofcompositehelicopterrotorbladestructuresarepresented．Thematerialselectionsforthesestructuresaredis

4、cussed．Thesituationandexistingproblemsofmaterialselectioninrotorbladestructuresaresummarized，withacomprehensivediscussionondesignandmaterialselectionofhinglessrotorsandsmartrotors．Itshowsthathigherdynamicdesignrequirementshavebeenraisedinhelicopterrotorblades，ast

5、heyusuallyworkincomplicatedconditions．Therelationshipbetweenstructuraldesign，itscostandmaterialselectioniscomplexfortheynotonlydependon，butalsoberestrictedbyeachother．Theoverviewshowsthatthedevelopmentofcompositematerialsandstructuraldesigntechniqueswillplayamajo

6、rroleintheimprovementofstructuralperformance，reliability，lifespanandsafetyofcompositehelicopterrotorblades．Keywords：rotorblades；compositematerial；hingelessrotor；smartrotor；structuredesign；materialselectionanalysis‘现代直升机旋翼桨叶一般为复合材料结构。以上，有的甚至是“无限寿命”。纤维增强树脂基复合材料与金属相

7、比，具有优异纤维增强树脂基复合材料刚度可裁剪设计以的比强度、比模量、疲劳性能和缓慢的损伤扩展及不同铺层的选择，非常有利于调整旋翼桨叶的特性，因此，使用复合材料以后，直升机旋翼质量分布及其挥舞、摆振和扭转刚度分布，从而桨叶不仅质量轻，而且疲劳寿命可飞行达6000h达到预定的调频设计要求叫。现在，复合材料定稿日期：2014—04．29作者简介：孟雷(1988．)，男，安徽宿)rlL，硕士研究生，研究方向为直升机旋翼桨叶气动弹性的稳定性，(电话)010-82338215(电子信箱)menglei08@126．com；通讯作者：

8、程小全，男，江西崇仁人，教授，(电子信箱)xiaoquancheng@buaa．edu．cn。_第2期孟雷，程小全，胡仁伟，等：直升机旋翼复合材料桨叶结构设计与选材分析一17一桨叶结构一般采用闭合压模压制固化成型方法制璃带绕过前后缘金属衬套形成主承力大梁，衬套造，能够很好的保证桨叶几何外形精度要求，其剖面结构见图1。