[发明专利]一种桨叶防除冰加热组件粘接强度验证方法

权利要求书

1.一种桨叶防除冰加热组件粘接强度验证方法，其特征在于，直升机桨叶上安装有防除冰加热组件，所述防除冰加热组件位于桨叶本体和包铁之间；包括如下步骤：

S1：定义直升机桨叶坐标系与载荷；

S2：通过计算或飞行测试获得载荷谱，利用所述载荷谱选取确定桨叶危险剖面，并对所述载荷谱进行等效处理获得疲劳等效载荷；

在所述步骤S2中，载荷谱写成如下式(1)的形式

(F_sta,i,F_dyn,i,n_i)i＝1,2,....m (1)

其中F为特征载荷，为挥舞弯矩、摆振弯矩、扭矩中的一种；F_sta，i为第i个状态的静载荷，F_dyn，i为第i个状态的动载荷，n_i为第i个状态所占时间比例，m为总状态数，且

防除冰加热组件粘接面的S-N曲线为：

式中s_dyn为动载荷、s_∞为结构疲劳极限、N为循环次数，α为S-N曲线参数；

采用Miner累积损伤理论，根据损伤等效原则将载荷谱等效为疲劳等效载荷F_eq，如计算公式(3)所示：

F_eq＝(∑n_i(F_dyn，i)^1/α)^α (3)；

S3：对所述步骤S2中桨叶危险剖面建立有限元模型，将载荷谱施加在所述有限元模型上，通过应力分析确定所述防除冰加热组件的主要受力形式，计算所述步骤S2中载荷谱各状态下防除冰加热组件的粘接应力，生成应力谱，并对所述应力谱进行等效处理获得疲劳等效应力；

S4：根据所述步骤S3中获得的防除冰加热组件的主要受力形式，制作防除冰加热组件小样件，进行样件级试验，测得防除冰加热组件与包铁、桨叶本体粘接面的静强度许用值与疲劳极限；

S5：使用所述步骤S4中获得的静强度许用值与疲劳极限，对所述步骤S3中获得的应力谱进行静强度和疲劳寿命评估，计算所述防除冰加热组件粘接面的静强度裕度与疲劳寿命；根据公式(7)计算所述静强度裕度M.S.：

公式中[τ]为防除冰加热组件粘接静强度许用值，τ_max为所述步骤S3应力谱中的应力最大值；

使用公式(8)计算防除冰加热组件粘接面的疲劳寿命L

式中R为直升机旋翼的每小时转速，τ_∞为所述步骤S4中测得的疲劳极限，τ_eq为所述步骤S3中的疲劳等效应力；

S6：制作试验件；选取一片尚未安装防除冰加热组件的桨叶，截取翼型段改造为桨叶翼型段试验件，在所述试验件的中间区域粘贴防除冰加热组件及包铁，所述试验件两端分别与两个铰支接头相连，用于实验加载；

S7：对所述步骤S6的所述试验件进行加载试验；采用4点弯曲试验加载方法施加弯矩，同时在一端施加扭转弯矩完成疲劳试验，记录试验载荷，获得所述试验件脱粘扩展面积随循环次数的变化关系；

S8：确定防除冰加热组件与桨叶脱粘允许的最大脱粘比；使用所述步骤S7的试验脱粘扩展面积随循环次数的变化关系，确定所述最大脱粘比对应的试验循环次数；根据所述步骤S2获得的等效载荷、步骤S7记录的试验载荷、所述最大脱粘比对应的试验循环次数，计算防除冰加热组件的检查维护周期。

2.根据权利要求1所述的一种桨叶防除冰加热组件粘接强度验证方法，其特征在于，在所述步骤S1中，定义直升机桨叶坐标系与载荷，以指向桨尖方向为x轴，桨叶剖面最大弦长线指向后缘方向为y轴，z轴根据右手定则得到；离心力Fc指向桨尖为正，挥舞弯矩My是使桨叶的上表面受拉为正，摆振弯矩Mz是使桨叶的后缘受压为正，扭转弯矩Mx是使桨叶前缘上弯为正。