直升机复合材料桨叶疲劳定寿方法综述

旋翼桨叶是直升机最重要的部件之一,集升力面、拉力面和操纵面于一身,其疲劳定寿是工程研制中必须解决的重点问题。首先对直升机旋翼桨叶疲劳定寿做了简单介绍,然后针对目前直升机复合材料桨叶疲劳定寿的主要方法-损伤容限、缺陷容限在桨叶中的定寿流程、实际应用及需要重点考虑的问题进行详细论述,并且深入分析这两种方法在实际工程应用中面临的问题;其次,介绍了基于损伤思想的剩余强度、渐进损伤和考虑桨叶动特性的几种常见的疲劳评估方法,并给出这几种方法的应用实例;最后,基于作者对该学科发展趋势的认识,总结出几点目前直升机复合材料桨叶疲劳失效研究的想法和思路,供相关人员参考。     

直升机金属动部件的寿命管理

针对某型直升机动部件承受高频低幅振动载荷的特点,探讨安全寿命和损伤容限相结合的寿命控制方法。以直升机的金属主桨叶为例,采用飞行空测载荷数据编制的实测统计载荷谱,通过Miner线性累积损伤理论计算得到裂纹形成寿命与风险率的关系。同时考虑裂纹扩展寿命对降低风险率的贡献,通过断裂力学分析计算出应力强度因子、损伤容限临界裂纹尺寸,建立主桨叶损伤容限分析的工程计算模型,得到裂纹扩展寿命(检查周期)与风险率的关系。     

人工神经网络技术在某型直升机桨叶超声检测中的应用

为了解决某型直升机桨叶超声检测的定量问题,文章建立了缺陷样品与超声回波幅度之间的对应关系,给出缺陷大小与信号幅度的关系特征曲线,由此设置了神经网络的输出值,经网络反复训练,得到对应样品缺陷大小的估计值.实验结果证明,神经网络技术对某型直升机桨叶缺陷定量评价满足实际检测的要求.     

自主无人直升机桨叶挠变挥舞运动动力学建模

某30kg级自主无人直升机的跷跷板结构主旋翼是挠性的。针对该直升机,基于达朗伯原理建立绕自由空间点转动的桨叶挠变挥舞运动动力学模型,并借鉴悬臂梁受力挠变处理方法给出了桨叶挠变方程。数值仿真验证了桨叶挠变挥舞运动动力学模型的正确性。     

基于图像处理技术的旋翼锥体测量方法研究

针对我国直升机旋翼锥体测量过程中存在测量难度大、测量精度低、长期依赖国外测量仪器3个问题,研究了一种基于图像处理技术的直升机旋翼锥体可视化、非接触测量方法.首先在直升机桨叶尖部位置粘贴反光靶标,采用磁转速传感器得到直升机旋翼转速,根据桨叶数量对转速信号进行倍频;然后采用工业摄像机及LED频闪灯获取旋翼旋转过程中粘贴在每片桨叶尖部位置的反光靶标灰度图像;最后采用大津阈值分割法、Sobel算子、基于图像特征的图元自动识别算法相结合的图像处理算法实现直升机旋翼锥体共锥度测量.并采用自制的直升机动平衡实验台进行了地面模拟实验.实验结果表明,该系统测量误差小于0.5 mm,为在直升机上进行开车实验提供理论依据及技术基础.     

高周疲劳载荷环境下直升机动部件的损伤容限分析

以某型直升机为例，用飞行空测载荷数据编制的实测统计载荷谱，对直 升机高速旋转的尾桨叶的损伤容限进行分析研究。在中振动载荷环境中的动部件，低于安全疲劳极限（S∞p）的大量小幅值载荷虽对尾桨叶不造成疲劳损伤，但其载荷谱中不同低载截除条件对尾桨叶疲劳裂纹扩展寿命的影响较大。本文建立计算模型时还考虑了海洋腐蚀环境的影响，结合试验引进了腐蚀修正为系数（Fi），最后以67％S∞p的低载截除条件计算了尾桨叶的裂纹扩展寿命，并提出适合外场使用的尾桨叶安全检查周期及检查要求。     

直升机复合材料桨叶的疲劳寿命计算

着重说明直升机复合材料桨叶安全寿命的计算方法。首先分析某型直升机的飞行任务剖面、桨叶载荷谱及材料的疲劳特性,然后利用迈勒线性累积损伤理论计算桨叶的安全疲劳寿命,并分析不同飞行状态及载荷变化对疲劳寿命的影响。计算结果证实直升机复合材料桨叶在正常飞行状态下的无限寿命设计理念。该方法可用于在直升机设计阶段对复合材料构件的疲劳寿命进行评估校核。     

一种直升机旋翼主桨叶自动喷漆配平设备的设计

设计了一种用于直升机主桨叶自动喷漆配平的设备,采用模块化设计思路,主要包含主控制器系统、翻转伺服系统、喷漆伺服系统、测量传感系统、调配喷漆系统、翻转夹持机构、设备安装平台等模块,通过这种设备,可将传统桨叶喷漆流程中的喷漆和精确配平两个独立的作业流程合并。另外,根据直升机旋翼主桨叶的结构特点,设计了模块化的桨叶喷漆夹持结构,实现自动化喷漆配平。该设备能够大幅降低桨叶喷漆和配平的生产成本,尤其是大批量生产时,其降本增效的效果尤为突出,预计可降低生产成本50%以上。     

小型无人直升机桨叶接头强度及模态分析

采用ANSYS有限元方法,分析了小型无人直升机跷跷板式的桨叶接头在直升机升降和飞行最大过载时的受力和变形情况,并对桨叶接头进行了含约束的模态分析,根据求解结果分析最有可能失效部位.     

直升机疲劳载荷谱的编制方法研究

对高周疲劳环境下直升机疲劳载荷谱的编制方法进行了研究,采用某直升机尾桨叶飞行实测数据,对飞行实测到的１８３个飞行状态分别进行统计处理,假设检验及回归分析,确定了每个飞行状态的载荷分布类型及状态损伤,最后压缩归并成对尾桨叶造成损伤比较在的１８种飞行状态,编制了建立在统计基础上的尾桨叶实测疲劳载荷谱。文中还对载荷谱的高载截取和低载截除进行了分析讨论。提出了适合工程应用的高、低载截取（除）准则和编谱方法