直升机旋翼集成设计平台开发及桨叶结构优化

摘要

旋翼是直升机的关键部件，由桨毂、自动倾斜器和桨叶等组件构成。直升机旋翼结构设计需要跨越多个学科、多个软件才能完成，然而，现有旋翼软件系统之间大都相互独立，使用的操作系统、数据格式也不尽相同，信息传递较为困难，这大大影响了旋翼结构设计的效率。另外，直升机桨叶结构设计中优化设计难以开展、自动化三维建模程度较低。
　　针对上述问题，本文对旋翼结构设计方法和集成设计技术展开了研究，在此基础上开发了直升机旋翼结构集成设计平台软件RDIS（Rotor Design Integration System），集成了桨毂与自动倾斜器结构设计子系统、桨叶结构设计子系统、旋翼调频优化设计子系统；同时，本文对桨叶结构优化和桨叶组件自动化三维建模方法进行了研究，并将研究成果集成到 RDIS软件中。本文主要研究内容如下：
　　1.基于数据库访问、CATIA二次开发、参数化图形显示等技术，自主研发了直升机旋翼结构集成设计平台软件RDIS，将桨毂与自动倾斜器结构设计、桨叶结构设计、旋翼调频优化设计三个子系统集成起来，实现了软件子系统之间、RDIS软件与外部软件之间的信息传递。该平台软件目前已经交付使用。
　　2.基于桨叶参数化定义和特性计算开展了桨叶结构优化设计研究，对桨叶结构设计变量、设计约束、优化目标、优化方法进行了分析，利用iSight多学科优化软件建立了桨叶剖面优化模型和整体优化模型，以某模型桨叶为例进行了结构优化实验，取得了桨叶转动惯量增大1.20％，同时质量减小3.29%的优化效果。
　　3.桨叶组件的自动化三维几何建模是桨叶结构优化设计工作的延伸和优化结果的最终体现。本文以桨叶组件定义参数为基础，开展了桨叶填充物等组件的自动化三维几何建模方法研究，并且开发了相应的自动化建模程序，完成了某模型桨叶翼型段和桨尖段填充物的自动化三维几何建模，验证了本文提出的自动化建模方法的有效性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2集成设计平台概述

1.3桨叶结构设计概述

1.4本文研究内容

第二章 直升机旋翼结构集成设计平台软件开发

2.1引言

2.2设计流程分析

2.3应用软件集成技术

2.4数据管理技术

2.5软件界面设计

2.6小结

第三章 复合材料桨叶的参数化定义与结构特性分析

3.1引言

3.2复合材料桨叶组件的参数化定义方法

3.3复合材料桨叶的结构特性分析方法

3.4小结

第四章 基于参数化定义的桨叶结构优化

4.1引言

4.2桨叶结构优化模型

4.3优化设计的实现

4.4桨叶结构优化实验

4.5小结

第五章 桨叶填充物的自动化三维几何建模

5.1引言

5.2填充物自动建模的基本思路

5.3填充物外围组件三维几何建模

5.4填充物三维几何建模

5.5填充物建模实例

5.6小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2进一步的研究工作

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的论文