复合材料参数化桨叶的动力学减振优化设计.pdf

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1、第29卷第8期航空动力学报Vo1．29NO．82014年8月JournalofAerospacePowerAug．2014文章编号：1000—8055(2014)08—1953—08doi：10．13224／j．cnki．jasp．2014．08．024复合材料参数化桨叶的动力学减振优化设计陈琨，刘勇，张呈林，倪先平(南京航空航天大学航空宇航学院直升机旋翼动力学国家级重点实验室，南京210016)摘要：为了进行桨叶动力学优化设计，建立面向工程设计的复合材料多闭室C型梁桨叶剖面参数化模型，实现了桨叶剖面气动外形、内部结

2、构组件、复合材料铺层设计的参数化，并提出了一种保持C型梁纤维面积恒定的参数化设计方法．采用全局寻优能力较强的多种群遗传算法(MPGA)，集成参数化设计模型与旋翼有限元气动弹性综合分析模型，通过桨叶各剖面结构组件的参数优化实现了旋翼动力学减振．算例给出了“海豚”直升机桨叶剖面特性实测值与参数化桨叶模型计算值的对比，整体误差不超过3，并用该参数化模型对桨叶进行动力学减振优化，实现了旋翼加权优化振动载荷系数减小4．15，经过优化后桨叶的配重位置更加分散，有利于缓解桨叶内部应力／应变突变；而且部分配重分配到桨尖，提高了旋翼的

3、自转惯量，增加了旋翼自转下滑的安全性．关键词：减振优化；旋翼气动弹性动力学；复合材料桨叶；翼型参数化建模；多种群遗传算法中图分类号：V211．47；V214．1文献标志码：AVibrationreductionoptimizationdesignforparameterizedcompositebladeCHENKun，LIUYong，ZHANGCheng—lin，NIXian—ping(NationalKeyLaboratoryofRotorcraftAeromechanics，CollegeofAerospace

4、Engineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Forbladedynamicsoptimizationdesign，aparametrizationmodelofcompositemulti—cellC—typebladesectionwasestabishedforengineeringdesign．Theparameterizedde—signofaerodynamicshapeofth

5、ebladesection，theinternalstructureofcomponentsandcompositemateriallayerwasimplemented，andaparameterizedmethodcapableofmaintai—ningaconstantC—typebeamfiberareawaspresented．Thenincombinationwiththecompos—itebladeparameterizationmodelandaero—elasticanalysismodel，t

6、heoptimalparametersofbladesectionscouldbeobtainedtoreducethehubvibrationviatheoptimalprocessbasedonmulti—populationgeneticalgorithm(MPGA)．The“Dolphin”helicopter’Sbladeprofilerood—elingandperformancecalculationcontrastsweregiven，withtotalerrorlessthan3．Withuseof

7、thebladeparameterizationmodelofbladeforrotordynamicoptimization，theresultsshowthattherotor’8weightedoptimizatonvibrationloadcoefficientdecreasesby4．15，andthebalanceweightofbladeismoresmoothafteroptimization，helpingtoeasethebladeinternalstress／strainmutation；som

8、ebalanceweightassignedtothebladetipcanincreasetherotationinertiaoftherotor，andimprovethesafetyforautorotativeglide．收稿日期：2013—04—13基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目作者简介：陈琨(1984)，男，贵州平塘人，