【摘 要】
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采用压电材料对旋翼桨叶进行变扭转控制是直升机减振降噪和提升旋翼性能的有效主动控制方法之一,而宏纤维压电复合材料(Macro Fiber Composite,MFC)是目前最理想的智能材料,
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采用压电材料对旋翼桨叶进行变扭转控制是直升机减振降噪和提升旋翼性能的有效主动控制方法之一,而宏纤维压电复合材料(Macro Fiber Composite,MFC)是目前最理想的智能材料,因此,对基于MFC的变扭转旋翼桨叶结构进行研究具有重要意义和实用价值。(1)本文首先分析了MFC的工作原理,根据MFC的本构方程,从理论角度探讨了d33-MFC和d31-MFC两种类型的MFC作为驱动器的驱动机理,为选择具有更好扭转驱动性能的d33-MFC提供理论依据;通过具体算例验证了压电复合材料热弹比拟有限元法建模的有效性,并对粘贴有MFC的悬臂梁进行了分析,研究发现,驱动电压,压电纤维的方向角,d33-MFC材料在悬臂梁上的铺设位置和铺设面积以及悬臂梁材料等结构参数都会对悬臂梁的扭转角产生影响。(2)采用NACA0012翼型,初步设计一种基于MFC的变扭转旋翼桨叶结构,对设计的模型桨叶进行了动力学分析,作出模型桨叶共振图,证实了模型桨叶在工作转速下不会发生共振,并且研究了旋翼转速对桨叶扭转角的影响,随转速增大,扭转角变小,但幅值变化较小。最后为了验证本文设计的基于MFC的变扭转桨叶结构的可行性,设计了一套用于研究d33-MFC驱动模型桨叶扭转的实验系统。
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