[发明专利]基于被动控制的直升机旋翼压电薄膜抑振结构及方法

说明书

本发明公开了一种基于被动控制的直升机旋翼压电薄膜抑振结构及方法，包含直升机旋翼叶片、上端压电薄膜叠层、下端压电薄膜叠层；上端压电薄膜叠层、下端压电薄膜叠层均为m层压电薄膜通过导电胶以叠层的方式粘贴形成的叠层串联结构，分别设置在直升机旋翼叶片的上端面、下端面的凹槽内；上端压电薄膜叠层的上端面通过导线或导电薄片和下端压电薄膜叠层的下端面电气相连。本发明通过叠层式压电薄膜的机电耦合行为抑制振动，采用被动控制方法，将旋翼因振动而产生的形变等机械能转化为电能，通过电荷中和的方式耗散能量，并将系统的等效刚度变成了可变量，避免了共振现象，具有良好的经济效益和应用前景。

技术领域

本发明涉及压电领域和机械振动控制领域，尤其涉及一种基于被动控制的直升机旋翼压电薄膜抑振结构及方法。

背景技术

由于直升机旋翼在工作时承受着变化的气流激励，承载着交变气动载荷，导致其自身的振动，成为了引起直升机振动和噪声的主要来源，严重影响着工作的效率与安全。而主动控制技术结构复杂且控制繁琐，传统被动控制抑振效果不佳且可靠性低。本发明通过叠层式压电薄膜的机电耦合行为抑制振动，采用被动控制方法，将旋翼因振动而产生的形变等机械能转化为电能，通过电路模块进行电荷中和的方式耗散能量；同时该抑振结构将系统的等效刚度变成了可变量，从而改变了系统的“固有频率”，从而避免了共振现象。本发明结构简单、可靠性高、抑振效果显著、电路简单、应用范围广、便于生产，具有良好的经济效益和应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于被动控制的直升机旋翼压电薄膜抑振结构及方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于被动控制的直升机旋翼压电薄膜抑振结构，包含直升机旋翼叶片、上端压电薄膜叠层、以及下端压电薄膜叠层；

所述上端压电薄膜叠层、下端压电薄膜叠层结构相同，均为m层压电薄膜通过导电胶以叠层的方式粘贴形成的叠层串联结构，m为大于等于2的自然数；

所述直升机旋翼叶片的上端面、下端面上分别设有用于设置上端压电薄膜叠层、下端压电薄膜叠层的凹槽；所述上端压电薄膜叠层、下端压电薄膜叠层分别通过导电胶粘贴在所述直升机旋翼叶片上端面、下端面的凹槽内，且上端压电薄膜叠层、下端压电薄膜叠层关于直升机旋翼叶片的弦平面对称；

所述上端压电薄膜叠层的上端面通过导线或导电薄片和所述下端压电薄膜叠层的下端面电气相连，使得上端压电薄膜叠层、下端压电薄膜叠层、直升机旋翼叶片形成闭合串联回路；

所述上端压电薄膜叠层中压电薄膜的极化方向均相同，所述下端压电薄膜叠层中压电薄膜的极化方向均相同，所述上端压电薄膜叠层中压电薄膜的极化方向和下端压电薄膜叠层中压电薄膜的极化方向相反。

本发明还公开了一种该基于被动控制的直升机旋翼压电薄膜抑振结构的抑振方法，包括以下步骤：

当直升机旋翼叶片振动导致系统向上弯曲时：

步骤A.1），直升机旋翼叶片因风流而受到气动载荷变化，叶尖开始产生向上的位移；

步骤A.2），直升机旋翼叶片叶尖产生向上的位移，使得直升机旋翼叶片产生形变向上弯曲，上端压电薄膜叠层受到压应力，使得其内压电薄膜沿着极化方向伸长，从而发生正压电效应产生方向与其极化方向相反的感应电场；下端压电薄膜叠层在基体受到拉应力，使得其内压电薄膜在极化方向上缩短，发生正压电效应产生方向与其极化方向相同的感应电场；

导电胶使得电荷累计，在上端压电薄膜叠层的上表面呈现正电荷，在下端压电薄膜叠层的下表面呈现负电荷，上端压电薄膜叠层上表面和下端压电薄膜叠层下表面的电荷进行中和，将电能通过正负电荷的中和耗散，起到了减小振动形变的效果；