【技术实现步骤摘要】
一种降低复合材料旋翼动应力水平的设计方法
本专利技术涉及直升机
，尤其涉及一种降低复合材料旋翼动应力水平的设计方法。
技术介绍
复合材料旋翼是直升机的关键部件，为直升机提供升力、推力以及操纵。旋翼的周期性运动，会使直升机产生严重的振动问题，不仅对直升机的使用寿命、机组成员的乘坐舒适度和任务效能产生巨大的影响，还会限制其前飞速度以及机动性能。因此，直升机减振是进行直升机设计需要考虑的重要问题之一。目前，对于直升机减振的研究主要集中在三个方面：减小机身的振动、减小旋翼传递到机身结构的振动以及控制旋翼本身的动应力。由于旋翼是直升机振动的根源，因此，降低旋翼的动应力是直升机减振首要考虑的问题。现有对于降低旋翼动应力的研究主要集中在桨叶动力学调频、桨叶模态优化以及极小化浆毂载荷等方法的研究。上述方法中旋翼的气动力模型不够准确，不能精确模拟旋翼的复杂空气动力环境，因此，无法有效地达到降低旋翼动应力水平的目的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种降低复合材料旋翼动应力水平的设计方法，用以...
【技术保护点】
1.一种降低复合材料旋翼动应力水平的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：基于有限元方法计算降低直升机旋翼桨叶振动和动应力水平的桨叶初始设计模型的结构模态；/nS2：基于计算流体模型软件和计算得到的桨叶初始设计模型的结构模态，以各阶模态振型广义位移为输入，计算各阶模态对应的广义气动力；/nS3：基于计算得到的各阶模态对应的广义气动力，以直升机旋翼桨叶的振动水平指数为目标函数，以直升机旋翼桨叶的振型节点位置、质量、自旋惯量要求为约束函数，以直升机旋翼桨叶的复合材料铺层角度和厚度为设计变量，根据直升机旋翼强度要求确定所述设计变量的上限和下限，建立降低直升机旋翼桨叶振动和...
【技术特征摘要】
1.一种降低复合材料旋翼动应力水平的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：基于有限元方法计算降低直升机旋翼桨叶振动和动应力水平的桨叶初始设计模型的结构模态；
S2：基于计算流体模型软件和计算得到的桨叶初始设计模型的结构模态，以各阶模态振型广义位移为输入，计算各阶模态对应的广义气动力；
S3：基于计算得到的各阶模态对应的广义气动力，以直升机旋翼桨叶的振动水平指数为目标函数，以直升机旋翼桨叶的振型节点位置、质量、自旋惯量要求为约束函数，以直升机旋翼桨叶的复合材料铺层角度和厚度为设计变量，根据直升机旋翼强度要求确定所述设计变量的上限和下限，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；
S4：对建立的桨叶优化设计模型进行求解，得到桨叶振动水平指数，输出优化后的桨叶设计变量。
2.如权利要求1所述的降低复合材料旋翼动应力水平的设计方法，其特征在于，步骤S2，基于计算流体模型软件和计算得到的桨叶初始设计模型的结构模态，以各阶模态振型广义位移为输入，计算各阶模态对应的广义气动力，具体包括：
基于滤波白噪声建立各阶模态振型广义位移输入，基于计算流体力学软件计算各阶模态对应的广义气动力，基于外输入自回归模型得到气动力降阶模型的状态空间模型：
其中，下标A表示气动力降阶模型，xA(j)表示气动力降阶模型的状态空间模型第k时间步的状态变量，xA(j+1)表示气动力降阶模型的状态空间模型第k+1时间步的状态变量，AA、BA、CA、DA分别表示气动降阶模型的状态空间模型A、B、C、D矩阵，yA(j)表示第j时间步的广义气动力，uA(j)表示第j时间步的位移输入；基于所述状态空间模型，得到各阶模态的kΩ谐波气动力。
3.如权利要求2所述的降低复合材料旋翼动应力水平的设计方法，其特征在于，步骤S3，基于计算得到的各阶模态对应的广义气动力，以直升机旋翼桨叶的振动水平指数为目标函数，以直升机旋翼桨叶的振型节点位置、质量、自旋惯量要求为约束函数，以直升机旋翼桨叶的复合材料铺层角度和厚度为设计变量，根据直升机旋翼强度要求确定所述设计变量的上限和下限，建立降低直升机...
【专利技术属性】
技术研发人员：李道春，赵仕伟，阚梓，陈世泽，李华东，向锦武，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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