1.1研究的目的及意义

直升机是航空工具中非常重要的组成部分，具有垂直起落、可以在空中悬停、不需要机场跑道以及前后左右都能飞行等优点，在国防和国民经济中应用十分广泛。直升机尾翼传动轴是直升机传动系统中重要的组成部分，其作用是通过联轴器将主减速器、中间减速器和尾减速器连接， 将转矩和转速从发动机传递到尾桨，平衡旋翼产生的反转力矩和实现直升机的航向操纵。

尾传动轴中主要零件的材料直接影响到尾传动轴的性能和品质，其选择主要遵循以下三个原则：高强度、低重量，高精度，性能稳定等。国内直升机尾翼传动轴材料大多选用相对强度较高的铝合金或者合金钢，其重量大、传动精度不高，而且维修难度大。相比与合金尾翼传动轴，碳纤维传动轴主要具有以下优势：

1）轻量化，碳纤维比强度高，比模量高，比刚度高，在同样结构强度下，碳纤维传动轴的重量可减轻至仅为钢轴的50％--60％。

2）表面耐磨，耐腐蚀，抗冲击，维修率低，寿命更长。

3）温度稳定，几乎没有热膨胀

4）可设计性，因为碳纤维复合材料的各向异性，设计人员可根据传动轴所受的载荷，来选择铺层参数，从而使其在结构尺寸一定的情况下，达到最优的静力学、动力学性能。

正是上述的优越性，国内外学者努力研究各种碳纤维复合材料直升机尾翼传动轴，使其满足所需的重量、强度、精度以及性能。从现在的发展来看，碳纤维树脂材料与金属材料的混合使用，已经逐渐成为了当今直升机尾翼传动轴的新宠，并受到世界各国学者的极大重视。

1.2国内外的研究现状

自20世纪60年代以来，碳纤维材料已经在航空领域上广泛应用，开始逐渐取代原有的金属材料，1970年，国外学者ZINBERG等较早地介绍了复合材料传动轴在直升机上应用，之后直升机复合材料传动轴的研究主要在传动轴的复合材料结构、优化设计、临界速度、强度方面。同时，出现制造直升机尾翼传动轴的RTM树脂传递成型（Resin Transfer Molding）技术，此方法是将树脂注入闭合模具中浸润增强材料并固化的工艺方法，但是我国的RTM技术研发还处于起步阶段，在航空领域应用的产品很少。1995年，Mark S.Darlow等以传动轴重量最小为目标，对超临界复合传动轴系进行了优化设计。并将该方法应用于尾传动轴（AH-64 Apache和UH-60 Blackhawk）和同步轴 (CH-47 Chinook) 的重新设计，以说明潜在的重量节省。2012年，O.Montagnier等利用遗传算法对混合复合传动轴在亚临界或超临界转速下工作时的优化问题进行了研究。重点研究了由高模量和高强度碳纤维增强环氧层组成的新型复合轴。在传动轴应用中，复合材料的选择非常重要。Gubran和 Badie 等人最近研究了玻璃和碳纤维的混合物在改性环氧树脂基体中的优点。Lee、Gubran、Mutasher 和Abu Talib等人研究了混合金属复合传动轴的设计与制造，并建议研究高模量和高强度碳的组合使用。