旋翼桨叶扭角的数字化柔性检测方法

旋翼桨叶扭角直接影响着桨叶的性能和使用寿命,而传统扭角检测多依赖于专用的工装和量具,检测方法柔性度低、检测效率低、重复精度低。针对此问题,提出了旋翼桨叶扭角的数字化柔性检测方法,设计并构建了旋翼桨叶扭角检测系统,实现了旋翼桨叶扭角的自动化检测,可在较大程度上提高检测效率和精度,满足不同类型桨叶的检测需求。提出了一种基于关键截面局部轮廓配准的扭角计算方法,利用激光扫描传感器采集旋翼桨叶表面点云,采用基于主成分分析(PCA)算法的粗配准和基于K维树改进的迭代最近点(KD-ICP)算法的精配准相结合的点云配准方式,准确、高效地计算了扭角数值,为旋翼桨叶扭角的计算提供了一种通用有效的计算方法。最后,以某类型旋翼桨叶为检测对象进行了实验,结果表明扭角检测最大误差为54″,重复精度为18″,验证了系统的有效性和准确性。

无人直升机旋翼桨叶设计及动力学特性分析

复合材料在桨叶上广泛应用的同时使桨叶的受力、刚度特性比传统的桨叶更为复杂。为了降低桨叶工作时动应力和旋翼的振动水平,有必要对旋翼桨叶进行动力学特性分析。对旋翼总体参数及桨叶气动参数进行设计,采用CFD方法对旋翼悬停状态进行气动特性分析,将桨叶三维非线性弹性模型分解为二维线性剖面模型和一维非线性梁模型进行动力学特性分析。结果表明:该旋翼能够成功拉起230 kg级无人直升机,悬停效率大于0.65,工作转速下桨叶的固有频率与8阶以下的气动激振力频率保持一定的范围,避开了转速共振区,满足桨叶动力学设计要求。

面向设计的复合材料旋翼桨叶动力优化设计

提出一种面向设计的复合材料旋翼桨叶结构动力优化方法。采用典型剖面设计、变量连接、铺层变量连续化等方法，有效地处理了剖面内部形状、复合材料铺层、配重质量３类设计变量。在动力分析模型中考虑了剖面翘曲、耦合变形和陀螺力的影响，由三级数值计算模式实现固有频率灵敏度分析。约束条件包括了固有频率、结构重量、自转惯量等设计要求，优化求解采用基于序列二次规划的算法。上述方法真实反映了桨叶结构特征和实际工程设计要求。

低振动旋翼桨叶的动力学优化设计

从工程应用的角度，在桨叶气动外形参数和桨毂型式确定的情况下，探讨在设计阶段如何通过设计参数的选择设计桨叶使桨根切力最小，从而降低直升机相应的振动水平。研究了３种情况的桨叶设计：（１）控制桨叶的固有频率；（２）控制桨叶挥舞一阶振型节点位置；（３）振动水平指数最小。在分析比较的基础上给出了既能降低桨根切力减小直升机相应振动水平又能改善桨叶疲劳状况的桨叶动力学优化设计方法。

直升机减振的旋翼桨叶优化设计研究综述

围绕降低直升机振动水平的旋翼桨叶减振优化设计 ,对国内外这方面研究进展情况作了综述 ;着重讨论了降低旋翼激振力减振优化设计分析中的几个主要问题 ,包括桨叶减振优化设计途径与目标 ,桨叶优化设计中的分析模型 ,优化设计方法及灵敏度分析技术 ,以及桨叶优化减振设计研究的最新发展方向和需进一步研究的问题等 .

基于双目视觉的直升机旋翼桨叶共锥度检测法

提出了一种基于双目视觉的直升机旋翼桨叶共锥度检测方法。首先,采用平面标定算法对双目视觉系统进行标定,获取摄像机内外参数;其次,采集不同桨叶的立体图像对,并用Bouguet算法对其进行校正,获取重投影矩阵;然后,对立体图像对中的标记点进行检测与匹配,获取标记点的视差;最后,根据双目视觉测量原理计算出桨尖距地面的高度,实现桨叶共锥度检测。通过对旋翼塔进行多次测量实验,结果表明该方法具有动态测量、非接触式、操作简单、危险性小和精度高的优点。

复合材料旋翼桨叶的结构优化与振动控制

本文总结了复合材料旋翼浆叶结构动力优化设计的研究工作。运用有限元分析和数值优化技术,优化浆叶的质量和刚度布置,改善浆叶结构固有频率分布和动力特性,达到浆叶设计中的调频、减振和降低重量的目的,部分地实现了旋翼浆叶的计算机辅助设计。实例计算了“BO—105”和海豚两种复合材料旋翼浆叶。

直升机旋翼桨叶气弹优化减振设计方法

从振源着手通过设计参数的最优选择设计直升机旋翼桨叶，使传递到机身的交变载荷最小达到降低振动水平的目的是旋翼桨叶设计思想的进步。本文在简单概述该方法的基础上，以某４桨摆振柔软的无铰复合材料桨叶为研究对象，将其大梁模拟为一单闭室复合材料盒形梁，研究了通过铺层角的优化选择，降低４次／转的桨毂交变力与力矩的情况。数值算例表明方法效果良好。

旋翼桨叶非定常挥舞运动的分析计算方法

从旋翼桨叶的实际气动环境出发导出了桨叶的非定常挥舞运动方程，其中考虑了影响旋翼桨叶非定常挥舞运动的各种因素，包括旋翼入流的时滞效应及前行桨叶的压缩性和后行桨叶的失速特性。给出了计算桨叶非定常挥舞运动的递推公式，并进而描述了雄翼的整体挥舞运动。最后以某型直升机为例，计算了直升机悬停及前飞中施加变距操纵后族双桨叶挥舞运动响应的过渡过程。结果表明：用本文所述方法能合理地计算旋翼桨叶挥舞运动的非定常过渡过程，而且其最终稳态值与经典桨盘平面方法得到的结果相同。本方法尤其适合于直升机机动飞行的分析计算。

旋翼桨叶跨音速绕流的全势方程计算方法

在随桨叶旋转的坐标系中，用有限差分法求解非守恒格式的全势方程，建立了一个适用于矩形桨尖和后掠桨尖桨叶跨音速流场计算的方法。该方法运用了Ｊａｍｅｓｏｎ的旋转差分技术，并采用等效迎角方法计入旋翼尾迹的影响。作为算例，首先对无升力状态下具有矩形桨尖和后掠桨尖的ＯＮＥＲＡ桨叶进行了计算，取得了与试验数据相吻合的计算结果。然后，对有升力桨叶，也分别就悬停及前飞状态下的桨叶剖面压力分布进行了计算，通过与试验值的对比，进一步验证了该方法的可靠性。

基于立体视觉的直升机旋翼桨叶三维动态变形测量

针对直升机旋翼桨叶变形测量难度大的问题,构建了一种随旋翼旋转的立体相机系统;设计了一种快速精确组网测量旋翼桨叶变形量方案,提出了桨叶三维动态变形量测量方法。理论分析和仿真实验表明,提出的直升机桨叶摄像测量方法具有精度高、速度快、便携式特点,同时通过地面实验验证了该方法的可靠性和鲁棒性。在直升机定型试飞中,可以高速率、高精度获得直升机旋翼桨叶三维变形量和表面结构,具有较好的应用前景。

WZ-1 直升机旋翼桨叶的设计

从气动、动力学和结构设计三个方面介绍了直升机旋翼桨叶设计的一般要求，分析了桨叶扭转角、平面形状、桨尖形状等参数对直升机性能、旋翼气动特性和动力学特性的影响，并结合ＷＺ－１无人驾驶直升机的使用要求对其旋翼桨叶进行了初步设计，给出了桨叶的构形和“共振图”。本文的设计和分析方法可用于指导其他直升机的旋翼桨叶设计。

考虑带有任意刚性运动的旋翼桨叶响应计算方法

在中等变形梁的基础上引入桨叶的任意刚性运动,为解决桨叶动能项推导计算较为复杂的问题,建立了一种新的递推计算方法。该方法将桨叶的刚性运动按平动和转动分别处理,建立了相邻刚性运动坐标系间动能项引起的质量、阻尼、刚度和广义力递推计算方法。通过与桨叶扬起下坠碰撞试验数据的对比,表明本文的计算模型和动能项递推计算方法的正确性。并与基于小转角处理桨叶刚性运动的方法进行了对比,在计算桨叶较大范围刚性转动时,本方法优于基于小转角的处理方法。

复合材料旋翼桨叶用高性能树脂基体及其复合材料

本文提供了一种经过改性的高性能的树脂基体,并对这种树脂体系及其复合材料的固化特性、工艺性、力学与热性能等进行了深入的研究。 该树脂体系有较长的凝胶时间和较低的本体粘度,可以在中温(100～120℃)下完全固化,得到坚韧和高模量的树脂基体。用该树脂基体制成的复合材料具有很好的力学与热性能,它成功地应用于小型直升机复合材料旋翼桨叶的试制。

旋翼桨叶载荷测量中的解耦方法研究

为了解除直升机旋翼桨叶挥舞面载荷和摆振面载荷在测量中的耦合效应,提出了两种解耦方法:分析解耦法和物理解耦法。通过对两者的分析比较,确定两者的优缺点,为型号应用提供方法借鉴。

直升机旋翼桨叶的红外检测

采用便携式红外无损检测系统对直升机旋翼桨叶的不锈钢前缘包片、桨叶前"Z"形梁和后缘条等部位进行了红外检测研究。在主动热激励方式下,由于内部材料的阻热与吸热特性不同将导致表面温度场分布不均,使红外热图像能够清晰显示出桨叶漆层下的内部结构特征或损伤情况。检测结果表明,主动红外检测技术完全可用于直升机复合材料结构的内部分层、脱粘和漆层下腐蚀等的快速检查,在直升机日常和应急维护保障中的应用前景广阔。

直升机旋翼桨叶除冰结构设计

直升机旋翼桨叶除冰技术对保证直升机飞行安全是十分重要的。由于种种原因,我国目前研制的直升机都没有装备旋翼桨叶除冰装置,相关的技术研究也刚刚起步。本文介绍了直升机旋翼桨叶除冰结构设计方法,并在某型直升机旋翼桨叶参考方案的基础上进行了除冰装置的结构优化设计,确定了一个满足除冰要求和旋翼桨叶的静、动特性及强度要求的结构设计方案。

直升机旋翼桨叶电加热除冰设计

本文介绍了国外直升机结冰保护研究现状,结冰保护设计气象条件情况及旋翼桨叶的主要除冰方法。并根据国外型号设计经验概括性地描述了直升机旋翼桨叶电加热除冰系统的组成、研制过程及相关试验,最后就桨叶迎面水滴撞击特性计算、热力计算和除冰组件疲劳及结构相容性设计等旋翼桨叶除冰研究应解决的关键设计技术作了一些说明。

旋翼桨叶表面非定常载荷测量风洞试验技术

针对旋翼桨叶表面非定常载荷测量与分析问题,提出一套风洞试验的完整技术方案。采用内嵌传感器的设计方案,研制多通道旋转数据采集器,使用外时钟和外触发的同步采样方法,实现旋翼在运动中按等角度间隔次重复采样功能,解决了旋翼方位角和样本数据的同步性问题。风洞试验结果验证了该项试验技术的可行性。

直升机旋翼桨叶复合材料选材现状与分析

本文对国内外桨叶使用的复合材料现状,尤其对国内桨叶应用复合材料所存在的一些问题,结合作者多年从事复合材料桨叶设计与分析的经验进行了探讨,并对未来的发展提出了作者的观点。