江嘉吉，熊绍海

(中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001)

0 引言

直升机有很多旋转部件，它们在运转时都将产生交变载荷，成为直升机的振源[1]。其中，旋翼产生的激振力最大。在稳态飞行时，作用在直升机旋翼的气动载荷和惯性载荷是关于转速的周期函数，这些载荷通过桨毂传给机身，形成作用在机身上的交变载荷，引起机体振动。所以，要降低直升机的振动水平，就要降低旋翼的交变载荷，而要降低旋翼交变载荷，就需要考虑旋翼桨叶固有频率和其所受激振力的频率关系，两者越接近，则越容易发生耦合，使得桨叶的交变载荷很大，这就是桨叶设计过程中要考虑的频率配置。桨叶的动力学调频优化是控制桨叶的各阶固有频率，避免与气动激振力耦合而产生大的振动响应[2]。

在旋翼动力学设计中，要求旋翼各阶频率在额定转速和地慢转速下避开气动激振力频率，这样旋翼设计需要考虑多转速的频率配置，大大提高了旋翼桨叶结构设计的难度。传统的旋翼动力学设计是一个反复的串行迭代过程，费时费力，依赖设计师的经验，往往导致重大的设计修改[3]。M.W.Davis和W.H.Weller对多阶桨叶固有频率的优化分析研究指出，仅对桨叶进行调频不一定是最可靠的办法，因为最佳的频率分布，往往是根据经验界定一个范围，由于多方面的因素，仍可能最终导致桨叶大的响应[4]。考虑到地慢转速下旋翼转速小，同时受到的气动干扰小，桨叶本身具有结构阻尼，旋翼也有气动阻尼，即使桨叶各阶频率与气动激振力频率耦合，也可能不会产生较大的载荷，影响桨叶寿命。……