[发明专利]一种降低旋翼桨叶振动和动应力水平的设计方法

权利要求书

1.一种降低旋翼桨叶振动和动应力水平的设计方法，其特征在于：

(1)根据直升机旋翼桨叶提取设计变量，包括桨叶沿展向的质量和刚度分布，根据直升机旋翼强度要求确定设计变量的上限和下限；

(2)以本发明提出的直升机旋翼桨叶振动水平指数作为目标函数，旋翼桨叶的振型节点位置要求为约束函数，建立降低直升机旋翼桨叶振动和动应力水平的桨叶优化设计模型；

所述的桨叶优化设计模型如下：

目标函数：

振型节点位置约束函数：di=|Xiu-Xio|<ϵ,(i=1,2,3......s);]]>

质量约束函数：W(D‾)≤W0;]]>

自旋惯量约束函数：I(D‾)≥cI0;]]>

设计变量约束函数：DiL≤Di≤Diu,(i=1,2,3......n);]]>

其中为目标函数，即振动水平指数；d_i＜ε为振型节点位置要求约束，s为考虑的模态振型的阶数；为设计变量，即展向质量和刚度分布；为质量约束函数，即桨叶总质量不得大于原始桨叶的总质量W₀；为自旋惯量约束函数，即自旋惯量不得小于原始桨叶自旋惯量值I₀的c倍，c根据设计需要而定；最后为设计变量约束函数D_i，通过强度要求得到设计变量上限和下限

(3)对得到的桨叶优化设计模型进行求解，输出桨叶设计参数，得到桨叶振动水平指数。

2.根据权利要求1所述的一种降低旋翼桨叶振动和动应力水平的设计方法，其特征在于：

所述的振动水平指数V_index如下：

其中模态阻尼比：

模态质量M_i的表达式为：

式中ω_i为第i阶固有圆频率，是桨叶的第i阶固有振型，m为桨叶质量，R为旋翼桨盘半径，r为桨叶的展向距离，Ω为旋翼转速，n为所用模态阶数，k为谐波气动力阶数，ρ为空气密度，c为桨叶弦长，a为桨叶二元升力线的斜率。