国产复合材料在直升机旋翼桨叶研制中的应用

本文介绍了在受力复杂、结构和动力学要求苛刻、寿命及可靠性要求高的直升机旋翼桨叶上采用国产复合材料自行设计研制,从桨叶结构铺层设计、布置到产品试制与试验验证的主要过程;描述了国产复合材料在直升机旋翼桨叶的工程化应用中所遇到的问题及解决的办法等。     

新机纵横

贝尔-波音公司推出倾转四旋翼机JHL方案9月15日,贝尔-波音公司从美国陆军获得345万美元的合同,将为“联合重型升力”旋翼机(JH L)项目完成其倾转四旋翼机(Q T R)的方案设计和分析。在JH L项目中,贝尔-波音公司将面对西科斯基公司等对手的竞争。目前贝尔-波音公司正在完成Q TR的风洞试验和其他开发工作。Q T R有两副机翼,每个机翼翼端安装一台涡轴发动机及其桨叶,除此之外,Q TR很像双发的V-22“鱼鹰”。贝尔-波音公司称Q TR是V-22倾转旋翼技术的一个发展性应用。Q TR的优势包括高速度、大航程、更大的载荷以及更好的高空性能。根…     

OH-58D直升机升级

成立AVX飞机公司是计划对贝尔公司OH-58D“基奥瓦勇士”直升机进行升级。升级采用共轴旋翼和涵道风扇以满足美国陆军武装航空侦察(AAS)的需要。公司成立于2005年,员工主要为贝尔直升机公司的前雇员,公司位于沃思堡。公司期望说服陆军出资制造一架概念验证机。AVX计划去除OH-58D的四桨叶旋翼及尾桨,换装三桨叶的共轴式旋翼、一套新的传动系统以及一个更短的安装有两个涵道风扇的尾梁。与单旋翼相比,相同的桨盘加载,共轴旋翼所需功率减少5%;无需尾桨反扭矩,至少可降低10%的功耗。公司总裁兼总工程师特洛伊.盖菲介绍改进计划:“这意味着与单旋翼相比节约15%~20%的功率。”这将在不更换发动机的情况下有效提高OH-58D直升机的高温—高原飞行性能。通过主传动系统机械传动,可变距函道风扇能够在悬停时控制方向并在直线飞行时提供强大推力。OH-58D改进后将实现的性能包括:负载5500磅无地效悬停(最大燃油量以及全武器配置,华氏95度/6000英尺高温高原环境);巡航速度120节(改进前为95节);航程240海里;续航时间3.1小时。盖菲称AVX的OH-58D改进型满足陆军AAS提出的要求,公司于3月18日对此递交了回复。...     

AH-1进行外部载荷试验

位于加利福尼亚州的列切尔(Letcher)直升机公司已着手将其多余的几架贝尔AH-1S“眼镜蛇”直升机在一定范围内用于外部载荷试验。AH-1S型“眼镜蛇”攻击直升机装有复合材料旋翼桨叶,改进了的1290轴马力的传动系统和1800轴     

基于参数化组件定义的复合材料旋翼桨叶结构优化设计

 为提高直升机复合材料旋翼桨叶结构设计效率,依据实际工程应用情况,提出了一种基于参数化组件定义的复合材料旋翼桨叶结构优化设计方法。以C型梁复合材料旋翼桨叶为研究对象,建立以精确的桨叶组件定义参数为设计变量的剖面优化和整体优化模型,通过桨叶的剖面优化确定出整体优化的初值,再由桨叶整体优化实现桨叶结构的最优设计。最后对某型主桨叶进行结构设计实例验证,结果表明该方法能够有效地实现直升机复合材料旋翼桨叶结构优化设计。     

复合材料旋翼桨叶研制中的几个问题分析

本文针对复合材料旋翼桨叶的主要特点,结合国内自行设计研制的复合材料桨叶设计及制造过程中遇到的几个实际问题及处理措施进行了较详细的介绍,并对复合材料桨叶开发研制提出了一些建议。     

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。     

复合材料在无人直升机旋翼桨叶上的应用

旋翼是直升机的关键部件[1],其不仅是直升机的升力面,也是直升机的操纵面[2].在直升机领域,流传着一句话,"一代旋翼,一代直升机".因此,直升机技术的进步总是伴随着旋翼技术的进步.早期的直升机旋翼桨叶是由金属(甚至航空木材)设计、加工而成.由于复合材料具有高的比强度、比刚度以及可设计等诸多特点,现代直升机的旋翼桨叶都普遍采用复合材料进行设计和制作[3].     

贝尔公司推出最新型民用直升机——贝尔407

贝尔直升机公司生产的206型直升机,迄今为止在世界上销量最大,30余年来,共已销售近8000架。最近,贝尔公司正在推出这种直升机的后继机型——贝尔407,一种采用该公司OH-58D旋翼系统的206直升机的重大改进型。它是在206L-4基础上改进的新型单发涡轴、7座轻型民用直升机,以满足各界用户对直升机性能提出的更高要求,提高公司产品的市场竞争力。贝尔407实际研制工作始于1993年下半年,一架用206L-4改装的原型机于1994年4月首飞,1995年6月和7月,第一、二架机分别进行适航取证首飞。     

普惠加拿大公司透露倾转翼飞机发动机研制细节

英国《国际飞行》1996年12月4日～10日报道普惠加拿大公司计划在2000年中为ＰＴ6Ｃ-67Ａ涡轴发动机取证,ＰＴ6Ｃ-67Ａ将用于贝尔/波音609民用倾转翼飞机,首批飞机预计在2001年交付。普惠加拿大公司首席执行官凯普兰说:“该发动机与ＰＴ6系列其他发动机的主要区别在于燃油系统和     

复合材料旋翼桨叶研制过程中的重量控制与分析

旋翼桨叶已普遍采用复合材料进行设计和制造,本文阐述了复合材料旋翼桨叶重量设计与控制的原则,并从选材原则、结构布局、质量配平、工艺方法、铺层过程、重量调整等方面对重量及重量一致性控制进行了详细分析。     

带气弹稳定性约束的复合材料浆叶减振优化设计

研究以降低直升机旋翼激振力为目标的复合材料桨叶结构动力学减振优化设计 ,分析了桨叶结构特性及桨尖后掠角等参数对N次 /转旋翼桨毂振动载荷的影响。在建立的桨叶二维结构特性有限元分析方程中 ,计入了桨叶剖面翘曲变形的影响 ,并利用哈密尔顿原理推导了旋翼桨叶的一维非线性运动微分方程。以桨毂交变载荷为目标函数 ,直接以复合材料桨叶典型剖面构造节点数据、铺层设计参数和桨尖后掠角等为设计变量 ,引入桨叶挥舞惯量、固有频率和气弹稳定性约束 ,进行旋翼的动力学优化设计 ,并结合 3片桨叶旋翼的设计进行了算例分析 ,优化结果使 3次/转的桨毂载荷降低了 2 4 .9%～ 33%。     

V-22再遭否定评价

最近,贝尔公司与波音公司联合研制的V-22直升机再次遭到美国政府高级官员的评论。V-22计划已被列为缩减国防预算的主要项目之一。 8月初,美国空军部长詹姆斯·罗奇对倾转旋翼飞行器在战争中的搜索和救援能力提出了疑问。从而拉开了V-22再遭否定评价的序幕。罗奇认为:对于一些特殊的战斗任务,V-22在应用范围和飞行速度上占据了优势。但是,悬停时由旋翼桨叶产生的下曳气流和发动机的排气使救援工作难以执行。除此之外,它的座舱容积太小,机身设计存在缺     

复合材料桨叶固有特性计算与试验研究

直升机旋翼的固有特性是直升机动力学问题研究的基础。文中运用有限元方法分析了模型旋翼复合材料桨叶的固有特性。运用ANSYS软件计算了桨叶的固有频率和振型,并通过试验测量了桨叶的固有频率。结果表明用有限元方法计算复合材料桨叶的固有特性与试验值吻合。     

复合材料参数化桨叶的动力学减振优化设计

为了进行桨叶动力学优化设计,建立面向工程设计的复合材料多闭室C型梁桨叶剖面参数化模型,实现了桨叶剖面气动外形、内部结构组件、复合材料铺层设计的参数化,并提出了一种保持C型梁纤维面积恒定的参数化设计方法.采用全局寻优能力较强的多种群遗传算法(MPGA),集成参数化设计模型与旋翼有限元气动弹性综合分析模型,通过桨叶各剖面结构组件的参数优化实现了旋翼动力学减振.算例给出了"海豚"直升机桨叶剖面特性实测值与参数化桨叶模型计算值的对比,整体误差不超过3%,并用该参数化模型对桨叶进行动力学减振优化,实现了旋翼加权优化振动载荷系数减小4.15%,经过优化后桨叶的配重位置更加分散,有利于缓解桨叶内部应力/应变突变;而且部分配重分配到桨尖,提高了旋翼的自转惯量,增加了旋翼自转下滑的安全性.     

高前进比旋翼气动特性分析方法研究

提出一种前进比高达0.8的旋翼气动特性分析方法,该方法针对高前进比旋翼前行桨叶压缩性、后行桨叶失速效应严重以及桨叶偏流作用和反流区大的特点,建立了旋翼气动力模型以及与之相适应的旋翼诱导速度时变非均布模型与桨叶非定常挥舞运动模型,然后根据高前进比旋翼气动力、旋翼诱导速度和桨叶挥舞运动三者之间的内在耦合关系提出了高前进比旋翼气动特性的动态响应计算方法,最后以H-34旋翼为例计算了该旋翼高前进比状态的气动特性,并将计算结果与风洞试验数据进行对比验证,结果合理。     

直升机旋翼桨叶截面刚度的有限元计算

本文利用线性二维截面分析模型,在方程的建立和推导中综合考虑了直升机旋翼桨叶梁的变形特点,和梁截面的面内和面外翘曲对梁截面刚度的影响。在此基础上编制了具有多个不同节点单元可用于计算各向异性材料的旋翼桨叶截面刚度的有限元软件,用复合材料盒形梁作为算例并与ＮＡＢＳＡ的结果比较表明该方法及编制的软件正确可靠。     

一种复合材料旋翼结构优化设计模型

本文介绍一种面向工程实际的复合材料旋翼结构优化设计基本模型,详细阐述了典型剖面、剖面结构形状及自变量的选取。同时还简单介绍了复合材料旋翼桨叶剖面特性分析方法和动力特性分析方法。     

阿古斯塔A119直升机

阿古斯塔公司在巴黎航展上展出一种新型的单发动机8座直升机——A119“袋鼠熊”。 A119原型机采用A109K-2的基本型机身和主传动系统部件,装一套新的4片桨叶的旋翼系统,装一台功率为850轴马力的透博梅卡·阿赫耶2涡轮轴发动机,     

一副国产复合材料桨叶的结构设计与研制

本文介绍了在某直升机原理性旋翼桨叶的研究中,立足国内设计分析、材料、工艺及试验等技术,开展自行设计研制,从桨叶气动参数配置、结构铺层设计、材料工艺准备、产品试制试验以至试飞验证的主要过程;概括地描述了这副复合材料旋翼桨叶的技术特色;总结和讨论了在设计与工程研制中所遇到的一些典型问题及其处理方法。