调频设计是直升机旋翼动力学设计的基础内容,良好的调频设计往往是动力学减振设计及稳定性设计的必要条件。传统的调频设计依赖设计者的经验,是“人在回路”的反复修改与迭代过程,费时费力,多数情况下只能得到可行解,综合运用基于参数化模型的优化技术可极大地提高旋翼调频设计的质量和效率。本文重点研究了复合材料旋翼桨叶参数化建模方法以及基于参数化模型的动力学调频优化方法,完成了如下工作:(1)本文详细讨论了典型复合材料旋翼桨叶的结构特征,提出了一种有效的参数化描述与建模方法,建立了典型复合材料桨叶剖面的有限元网格自动剖分方法,并编写了直升机复合材料桨叶的参数化建模程序,实现了对多种形式的桨叶剖面进行参数化建模的功能。以旋翼机金属桨叶、球柔性工程模型旋翼桨叶、“海豚”直升机复合材料桨叶等为例,进行了参数化方法的计算分析,验证了方法的正确性。(2)基于Hodges的中等变形旋转梁理论,本文利用5节点15自由度梁单元,建立了非线性旋翼动力学分析的有限元模型;针对无轴承旋翼的多路传力构型,发展了一种位移协调的动力学边界约束关系模型,实现了对无轴承旋翼构型动力学特性的准确分析。以球柔性模型桨叶、多路传力无轴承旋翼桨叶及铰接式SA349/2直升机复合材料桨叶等为算例进行了分析对比,验证了本文非线性结构动力学模型的正确性。(3)在调频设计方面,本文提出了“直接优化”与“分级优化”两种优化策略,编写了基于多种群遗传算法的桨叶调频优化程序,实现了真实工程模型桨叶的调频设计,优化方案合理可行,证明了两种调频优化策略的有效性。