题目：大型复合材料旋翼桨叶设计

本文结合国内旋翼技术发展需求，通过深入研究大型复合材料旋翼桨叶的设计方法和流程，突破了大型复合材料旋翼桨叶的桨叶结构设计技术，形成了一套大型复合材料桨叶抗疲劳细节设计方法，为未来大型直升机的研制降低了技术风险，缩短了研制周期。本文分析了国外典型直升机旋翼桨叶，以设计要求为基础，完成大尺寸复合材料桨叶选材设计、结构设计、动力学设计、制造和试验技术等五方面研究，完成了大型复合材料旋翼桨叶设计，结果满足设计要求，研制了大尺寸复合材料桨叶成型模压系统，解决了桨叶根部无纬带成型问题，建立了不同厚度尺寸填充材料的过盈量数学模型。研究结果表明：


通过分析复合材料旋翼桨叶的使用环境要求和复合材料旋翼桨叶的主要故障模式给出了桨叶选材原则，确定了以设计要求为依据的桨叶所需要的材料，为后续桨叶结构设计和动力学分析奠定了基础；

结合选材设计结果，开展了桨叶结构设计和动力学设计。结构设计主要侧重于桨叶结构的构型设计、防护设计和结构参数计算。采用CAMRADII软件进行了动力学设计和分析，分析了旋翼桨叶固有特性和气弹稳定性，结果表明桨叶固有频率配置合理，在规定的总距和转速范围内，其气弹耦合运动是稳定的、收敛的，没有出现不稳定的发散现象。因此，从桨叶结构和动力学理论计算结果分析，桨叶重量、静矩、转动惯量和挠度等满足设计要求；

在消化吸收国外其它桨叶制造经验的基础上，桨叶的生产制造选择了常规的共固化技术，针对结构尺寸大、细节控制困难这一特点，研发了专用的制造工装，建立了填充材料过盈量数学模型，解决了模压成型要求的填充材料需具有一定尺寸过盈量这一制造难点；


根据强度分析的结果，选择并完成了桨叶根部段和桨叶翼型段两个薄弱环节的试验，验证了本课题抗疲劳设计结果，桨叶寿命评估满足设计要求。