[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

摘要

本发明公开了一种降低旋翼桨叶振动和动应力水平的设计方法，属于直升机技术领域。本发明首先根据直升机旋翼桨叶提取设计变量，根据直升机旋翼强度要求确定设计变量的上限和下限；然后以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；最后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。通过本发明提出的振动水平指数设计的桨叶能够明显降低桨根切力，减小直升机响应振动水平。本发明提出的设计方法加入了固有频率和振型节点的要求，因此通过此优化设计方法得到的桨叶还能够改善桨叶的疲劳状况。

主权项

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。