直升机突出的振动问题使其无法像喷气式客机一样安静舒适的飞行,如何降低直升机的振动一直是直升机设计的难点,减振设计是国内外直升机技术研究的热点领域之一,旋翼是直升机的核心部件,也是直升机的主要振源,本文开展旋翼动力学优化设计方法研究,探索从源头上降低旋翼振动载荷的设计方法,具有重要的科学理论意义和工程应用价值。旋翼的桨叶细长而柔软,在复杂的气动环境下,产生挥舞—摆振—扭转以及拉伸等自由度之间气动/弹性的强耦合,并且结构与载荷都具有非线性特征,这要求结构模型能够准确的反映几何非线性变形和自由度间的耦合特性。飞行实测表明,直升机在低速和高速前飞时振动突出,这两种状态对应着不同的气动特征,低速状态下,旋翼的气动模型需要能够突出桨涡干扰的入流模型;高速飞行时,气动模型需要引入非定常亚音速的气流压缩效应,而整个飞行包线内,始终需要考虑桨叶的非定常气动载荷和部分位置上的动态失速,这些因素都是气动载荷高频谐波的来源。为了研究旋翼桨叶减振优化设计方法,建立高效而可靠的旋翼动力学综合分析模型是进行优化设计的关键,为了平衡气动/弹性分析模型的计算精度和计算效率,本文建立了基于中等变形梁的显式非线性有限元结构模型,模型充分考虑了桨叶各自由度之间的结构耦合,并具有至少二阶几何非线性精度,算例表明考虑了非线性影响后结构响应计算精度有明显提升;本文改进了非定常动态失速模型,提高了原模型在来流小于0.3马赫数时的气动载荷相位和峰值的预测精度;旋翼入流计算采用Johnson自由尾迹模型,获得了低速飞行时旋翼桨涡干扰特性。基于以上方法建立了综合气动/弹性分析模型,算例结果与飞行实测对比表明,气动力和结构载荷的计算精度不低于国外同类软件。为了优化计算效率,本文提出预定载荷方法,从配平后的气动/弹性模型中导出稳态预定气动载荷,作为非线性动力学模型的外载荷,避免了气动/弹性紧耦合求解过程的耗时问题。算例表明,基于预定载荷的动力学分析模型计算精度仍然在可接受范围内,有效地捕捉了载荷谐波相位和幅值特征。非定常气动力和弹性结构的综合建模增加了旋翼动力学方程的求解难度,本文基于小波方法,提出了二阶微分方程的小波时间有限元求解算法,推导了Daubechies小波时间单元,利用小波多尺度和多分辨率的特性,提高了旋翼气动/弹性动力学方程的求解精度和求解效率,并通过SA349/2算例和飞行实测数据进行了桨叶剖面载荷计算对比分析,结果表明本文建立的旋翼动力学模型动载荷计算精度与飞行载荷测试数据吻合较好,计算效率较高,为旋翼气动/弹性动力学响应求解提供了新的方法。针对旋翼桨叶的优化设计需求,建立了基于C型梁的典型复合材料桨叶高仿真度参数化模型,该模型能够反映桨叶工程设计,论文提出了高效的背景网格离散算法,并采用有限元方法获取了桨叶剖面特性分布,形成了桨叶气动/弹性动力学综合模型的输入参数。论文利用该参数化模型对“海豚”直升机复合材料桨叶进行建模,准确的表达了“海豚”直升机桨叶的结构,并经过剖面特性计算,获得了与实验值一致的桨叶特性参数分布,从而验证了参数化设计模型的可靠性。最终依据参数化设计模型和旋翼动力学减振优化背景,给出了桨叶具体的优化设计变量,依据桨叶模态和工程约束定义约束函数,并针对特定动力学问题提出不同的目标函数。采用均匀实验设计方法对设计参数的初始分布进行预处理,使初始设计参数更合理的分布在设计空间内,提高获得全局最优解的可能性,利用改进的多种群遗传算法,将基于预定载荷的旋翼动力学分析模型作为优化核心模型,气动/弹性耦合模型作为外层优化模型进行气动载荷的修正,该方法提高了旋翼动力学减振优化的计算效率和全局寻优的能力。基于以上研究,本文建立了完整的直升机旋翼动力学减振优化设计方法,实现了“海豚”直升机旋翼复合材料桨叶的气动/弹性动力学剪裁优化设计,优化算例在表明原“海豚”直升机桨叶设计合理性的同时,深入挖掘了可改善的设计空间,通过优化调整桨叶结构参数(如大梁形状、内梁厚度和后缘条长度),并优化了集中质量的分布,有效地降低了桨毂载荷和桨叶剖面载荷。