复合材料铺层角度对螺旋桨受力特性影响分析

复合材料螺旋桨具有高比强度、高阻尼等特性，可有效提高螺旋桨推进效率，这种特性与制作工艺中的铺层方案存在相关性。针对P4119桨，建立复合材料螺旋桨模型，采用流固耦合数值模拟方法，对复合材料螺旋桨形变、应力分布与推进效率进行计算。结果表明，复合材料铺层角度对螺旋桨的弯扭耦合效应产生明显效果，载荷集中区域局部叶型剖面螺距发生改变，进而影响整个螺旋桨径向范围内的螺距、侧斜与纵倾的分布情况。铺层角度0°～90°时，最大应力值下降41.06%～42.90%，推力系数下降4.12%～5.85%，扭矩系数下降4.49%～7.52%，效率提升0.39%～1.8%。因此，复合材料螺旋桨在大载荷下运行时，工况会发生改变，桨叶会随工况产生较大变形，影响其推进性能。调整复合材料铺层角度，可改善桨叶变形情况。