[發明專利]一種基于載荷特性比對的直升機旋翼動部件強度設計方法

有效

• 申請號: 202011020364.8
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112052523B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 劉牧東;喻濺鑒;熊欣;陳亞萍;陶憲斌;吳堂珍
• 申請（專利權）人: 中國直升機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 王世磊

1.一種基于載荷特性比對的直升機旋翼動部件強度設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取直升機旋翼動部件靜強度載荷特性影響系數，計算載荷狀態更改后部件極限強度裕度；

建立直升機旋翼動部件疲勞載荷影響系數模型，繪制疲勞載荷影響系數隨壽命的變化曲線，分析載荷更改對疲勞性能影響程度；

利用更改前評強度估結果和試驗測試數據，評估旋翼動部件靜強度和疲勞壽命，用于指導設計更改完善；

所述獲取直升機旋翼動部件靜強度載荷特性影響系數，計算載荷狀態更改后部件極限強度裕度表達式，包括：

結合直升機旋翼動部件結構特征，選取危險部位進行載荷特性比對；根據載荷更改前的旋翼載荷譜獲取各載荷在全部飛行狀態下的最大值，以及更改后旋翼載荷譜中各載荷在全部飛行狀態下的最大值，計算載荷狀態更改對直升機旋翼動部件靜強度載荷特性的影響系數，并計算旋翼動部件的極限強度裕度，由此計算得到載荷更改后旋翼動部件危險截面處的最大應力，基于此計算載荷更改后直升機旋翼動部件的極限強度裕度；

其特征在于，所述載荷狀態更改后部件極限強度裕度的表達式為：

其中，n表示危險部位的數量，k和k′分別為載荷狀態更改前、后部件的安全系數，MS_ultimate表示旋翼動部件的極限強度裕度，H_static表示靜強度載荷特性最大影響系數。

2.根據權利要求1所述的基于載荷特性比對的直升機旋翼動部件強度設計方法，其特征在于，所述建立直升機旋翼動部件疲勞載荷影響系數模型，包括：

通過Stromeyer模型表征直升機旋翼動部件在指定的外部循環載荷譜加載下，各危險部位處的特征載荷對應的疲勞壽命循環數，結合Miner累積損傷理論，得到旋翼動部件在指定的外部循環載荷譜加載下，各危險部位處特征載荷對應的疲勞壽命；由此建立載荷更改前、更改后的疲勞壽命與疲勞極限的映射關系；基于所述映射關系，確定載荷更改后與更改前旋翼動部件各危險部位處疲勞極限的比值作為直升機旋翼動部件疲勞載荷影響系數。

3.根據權利要求1所述的基于載荷特性比對的直升機旋翼動部件強度設計方法，其特征在于，所述利用更改前評強度估結果和試驗測試數據，評估旋翼動部件靜強度，包括：

對于部件靜強度，根據載荷更改前、后旋翼動部件的極限強度裕MS_ultimate、MS′_ultimate之間的相互關系，借助載荷更改前靜強度評估結果，評估狀態更改后旋翼動部件的靜強度；若MS′_ultimate0，則結構滿足靜強度設計要求；若MS′_ultimate≤0，則結構靜強度裕度不足，需要設計更改，并進行試驗驗證。

4.根據權利要求1所述的基于載荷特性比對的直升機旋翼動部件強度設計方法，其特征在于，所述利用更改前評強度估結果和試驗測試數據，評估旋翼動部件的疲勞壽命，包括：

對于部件疲勞壽命，根據指定的壽命區間內疲勞載荷影響系數隨壽命的變化曲線，選取曲線中疲勞載荷影響系數的最大值評估載荷更改對部件疲勞性能的影響，由此評估翼動部件的疲勞壽命。

5.根據權利要求4所述的基于載荷特性比對的直升機旋翼動部件強度設計方法，其特征在于，所述選取曲線中疲勞載荷影響系數的最大值評估載荷更改對部件疲勞性能的影響，由此評估翼動部件的疲勞壽命，包括：

利用選取曲線中疲勞載荷影響系數的最大值對更改前的動部件疲勞極限試驗結果進行等效折減，獲得更改后旋翼動部件疲勞極限的計算結果；

根據所述計算結果，結合直升機旋翼動部件實測飛行載荷壽命曲線，評估載荷更改后部件的疲勞壽命是否滿足壽命指標；若不滿足指標要求，則需要設計更改，并開展試驗進一步考核。

6.一種計算機，包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中的計算機程序，其特征在于，計算機程序被處理器執行時，實現根據權利要求1-5中任一權利要求所述的基于載荷特性比對的直升機旋翼動部件強度設計方法的步驟。

7.一種計算機可讀存儲介質，所述可讀存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，計算機程序被處理器執行時，實現根據權利要求1-5中任一權利要求所述的基于載荷特性比對的直升機旋翼動部件強度設計方法的步驟。