旋翼机一直以来都是国内外争相研究的一种飞行装置，想要旋翼机飞行能力提升，得从桨叶上找到突破口。如果碳纤维复合材料来制作旋翼机桨叶，是不是可以达到效果呢？我们从旋翼机桨叶的设计角度出发，看看碳纤维的加入是否可行。
 
设计新型旋翼机桨叶，需要碳纤维的加入
 
    旋翼机桨叶的设计思路
 
    旋翼机桨叶是细长式旋转结构，以高速旋转获得升力，实现飞行的效果。桨叶旋转需要承受较大的离心力载荷，还需要面对交变气动的载荷作用，需要桨叶的整体有效重心在约25%的弦长前，还需要桨叶剖面前缘结实厚重、后缘薄而轻，整体呈现非对称样式。
 
    旋翼机桨叶设计的几点考量
 
    1、旋翼桨叶大梁选材：现阶段航空航天领域上采用碳纤维复合材料的频率越来越高，旋翼机桨叶的选材问题上，可以沿用这样的习惯。碳纤维的比强度、比刚度和疲劳强度都比较出色，加上本身重量轻，耐老化性能优异，是非常不错的选择。
 
    2、旋翼桨叶剖面结构设计：在设计思路里也说到了桨叶剖面的大致形状，不同意直升机机翼，旋翼机桨叶多采用C形结构，既能充分发挥优势，又能节省成本。
 
    3、桨尖结构和桨根段结构：旋翼桨尖结构设计时，主要采用整流罩封闭桨叶尖端的方式，相应的桨尖配重也可以在整流罩中填加金属块来实现。考虑到制造成本，桨尖形状可以采用传统的矩形结构。
 
    旋翼机多采用旋翼跷跷板式结构，同时为了避免旋翼根部处应力载荷过大，造成旋翼根部疲劳断裂，和保证传力、受力状态良好，旋翼桨叶与旋翼毂的连接采用加强板螺栓连接形式。
 
    4、蒙皮铺设：旋翼桨叶蒙皮提供桨叶的主要升力面和扭转刚度，承受部分离心力和弯矩，是桨叶的外部维形件也是重要的次承力件，可以选用碳纤维预浸料进行铺层。蒙皮内表面与大梁相贴，外表面有时需要增加一层薄的预浸平纹玻璃布，保护碳布蒙皮因损伤带来的表面应力集中问题，可获得较高的表面粗糙度。主要以±45°对称铺层为主，辅助以少量的0°/90°铺层。
 
    5、内腔填芯：内腔添芯的作用就是制成，选材上需要抗压强度高、密度小，抗冲击性强的材料，如聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫填芯、耐高温芳香族聚酰胺（Nomex）蜂窝填芯以及铝蜂窝填芯。考虑到碳纤维材料与金属存在电偶腐蚀的问题，一般不会选用铝蜂窝添芯。
 
    6、桨叶后缘厚度的确定：旋翼机桨叶的后缘部分通常是有桨叶上下蒙皮延伸过来之后叠合而成，后缘修型段设计既要能满足气动要求，又要能保证尺寸合理和提高局部刚度，选材是碳纤维或玻璃纤维单向带可以满足需求。
 
    旋翼机可以看成是各方面性能缩水板的直升机，与无人机类似，区别在于是否载人。想要达到飞行距离提升等效果，设计和选材是必须从严考虑的，高强高模的碳纤维在卫星上都能使用，合理应用到旋翼机上并不在话下。