小型旋翼氣動(dòng)設(shè)計(jì)

旋翼(rotor，lifting rotor)又稱"升力槳"、"主旋翼"或簡(jiǎn)稱"升槳"、"主槳"。由連接于旋翼槳轂的兩片、三片或數(shù)片槳葉(目前最多七片)組成。旋翼相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)的機(jī)翼，當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生空氣動(dòng)力，如升力和拉力，用以保持直升機(jī)的飛行。旋翼還具有操作面的作用。

旋翼按其結(jié)構(gòu)型式可分為全鉸接式(鉸接式)、半鉸接式(半剛接式)和無鉸接式(剛接式)三種。全鉸接式旋翼通常有三個(gè)鉸:揮舞鉸(水平鉸)，擺振鉸(垂直鉸)和變距鉸(軸向鉸)。

早期的直升機(jī)，槳葉和槳轂為剛性連接，前飛時(shí)，前行槳葉和后行槳葉的升力差，使直升機(jī)產(chǎn)生橫側(cè)傾復(fù)力矩，同時(shí)槳葉根部承受很大的靜、動(dòng)彎曲載荷，壽命很短。為了消除前飛時(shí)的橫側(cè)傾復(fù)力矩及改善旋翼在揮舞面和旋轉(zhuǎn)面的受力狀態(tài)，提高壽命，引進(jìn)了揮舞鉸和擺振鉸，形成全鉸接旋翼。但全鉸接式旋翼的槳轂構(gòu)造復(fù)雜，笨重，氣動(dòng)阻力大，制造成本和維護(hù)費(fèi)用高。因而發(fā)展了半剛接式旋翼。

隨著智能材料技術(shù)的發(fā)展及其在旋翼飛行器減振降噪等方面的應(yīng)用潛能，智能旋翼技術(shù)己成為國(guó)內(nèi)外直升機(jī)新技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。智能旋翼概念是通過主動(dòng)控制旋翼槳葉外段的翼型迎角變化，進(jìn)一步控制槳葉氣動(dòng)力分布，從而達(dá)到旋翼減振降噪的目的，目前，智能旋翼技術(shù)研究仍處于概念研究階段。主動(dòng)扭轉(zhuǎn)智能旋翼槳葉其原理是:在具有彎扭耦合的主動(dòng)扭轉(zhuǎn)梁上下表面分段粘貼壓電材料層，通過主動(dòng)扭轉(zhuǎn)梁的分段彎扭耦合驅(qū)動(dòng)來產(chǎn)生梁的主動(dòng)扭轉(zhuǎn)輸出，進(jìn)而帶動(dòng)槳葉外側(cè)的槳尖扭轉(zhuǎn)，由于外側(cè)槳尖處于高動(dòng)壓區(qū)，一般只需很小的附加扭轉(zhuǎn)即可達(dá)到振動(dòng)控制的效果。智能旋翼的減振機(jī)理分析，實(shí)質(zhì)是一個(gè)旋翼氣動(dòng)彈性分析過程，需要建立基于壓電復(fù)合材料層合梁的氣彈耦合分析模型，分析壓電復(fù)合材料層合梁的主動(dòng)扭轉(zhuǎn)響應(yīng)，通過與三維實(shí)體分析結(jié)果及原理模型試件的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證模型的有效性和可靠性。