直升机旋翼动力学是一门涉及气动、结构、操纵及动力/传动等气弹耦合的综合性学科，具体研究旋翼运动与气动力、惯性力、弹性力、阻尼力及离心力之间的相互作用。旋翼动力学设计是直升机动力学工程设计的重要组成部分，其设计好坏不仅影响旋翼部件寿命，而且也决定了桨毂中心旋翼振动载荷大小与相位，从而对直升机振动大小产生重要影响。
一、旋翼的功能与结构
旋翼作为直升机所特有的升力面和操纵而，通过对总距及横向、纵向周期变距的操纵，旋转的旋翼桨叶产生直升机所需的升力、侧向力和俯仰力，使直升机进行垂直起降、悬停和前飞。旋翼主要由旋翼桨叶与旋翼桨毂组成。为达到高效的垂直飞行，旋翼采用大直径、低桨盘载荷设计，使得旋翼桨叶是具有气动翼塑剖面的细长的大展弦比弹性结构，其根部与旋翼桨毂连接，桨毂的构造形式决定了旋翼桨叶的动力学分析的根部约束条件。前飞时，旋翼桨叶处于复杂的不对称周期性气流环境和离心力场中，构成了典型的旋翼振动系统或气弹系统，使得其旋翼动力学与固定翼飞机相差较大尾桨可看作缩小尺寸的旋翼，其通过总距变化来平衡旋翼产生的扭矩，并实现航向操纵。
二、旋翼动力学设计研究范围
旋翼动力学设计通常包含旋翼动力学特性设计、旋翼振动载荷分析和旋翼动力稳定性分析。
旋翼动力学特性设计主要包含桨叶的频率配置设计，旋翼桨叶的振频、振型和模态阻尼的分析预测和测试旋翼振动载荷分析是指针对作用于桨叶上的周期气动载荷引起的气弹耦合谐波载荷及其桨毂载荷的预估、基于试验/试飞实测的分析。对于旋翼振动载荷的大小，由常值部分与一次或前二次谐波载荷组成的低频成分占主要部分，这些低频载荷主要影响旋翼的疲劳寿命，也是确定旋翼结构尺寸的主要载荷；对于二次以上谐波载荷，虽然随着阶次增加，载荷幅值通常渐进降低，对旋翼结构尺寸设计影响不大，但这些高阶谐波载荷却是直升机振动的激振力的主要来源，旋翼的频率配置就是要使得这些高阶谐波载荷幅值尽可能降低来降低旋翼激振力。
旋翼动力稳定性属于自激振动，主要指旋翼气弹耦合稳定性，它含经典旋翼颤振，失速颤振，挥舞和摆振耦合稳定性，变距和摆振耦合稳定性，桨叶挥舞、摆振和扭转耦合的气弹稳定性等，通常动稳定性的阻尼可通过试验与分析相结合方法得到。
旋翼动力学设计不是一个孤立的旋翼动力学问题，它还涉及旋翼与直升机其他支撑结构耦合的动力学问题，如地面共振、空中共振，以及旋翼/传动系统/发动机、燃油调节控制系统耦合的扭振稳定性与振动问题，这些耦合因素均对相关旋翼频率配置提出了补充要求。本章内容仅涉及孤立旋翼动力学问题。
三、旋翼动力学设计要点
鉴于旋翼是一个气弹耦合振动系统，旋翼动力学设计是始终伴随着旋翼研制的全过程而存在的，从某种意义上来说，旋翼研制的过程也是旋翼动力学的设计过程。
经过多年的技术发展与工程积累，常规构型旋翼动特性的计算方法基本能满足工程设计要求，但一些非线性影响因素仍然需要通过试验实测获取相关参数后，才能保证计算结果的可靠性，典型的有各类弹性元件（阻尼器、弹性轴承）的非线性刚度、阻尼特性，接触部分的刚度处理，以及一些内部结构复杂部件的刚度特性等。(www.zuozong.com)
旋翼振动载荷预估目前仍然是工程设计中的一个难点。对于疲劳寿命计算用的交变的动态载荷幅值，在稳定飞行状态，尚仅能得到比较好的挥舞载荷幅值；对于高阶谐波振动载荷就更难以预估，基本上以实测为主。为此在动力学工程设计上，目前采取两个阶段处理旋翼振动载荷，第一阶段（设计阶段）主要基于相似机型的试飞实测经验进行一定的工程修正来得到工程可接受的预估旋翼交变载荷，主要用于疲劳应力分析与疲劳寿命预占；第二阶段（试飞与改进完善阶段）通过旋翼载荷实测来获取。
旋翼动力稳定性分析方面，通过采用实测的阻尼器刚度与阻尼参数，工程上对于常规旋翼构型，基本能给出旋翼低阶摆振模态是否稳定的趋势的结论；对于高阶模态，虽然判断稳定性不会有太大困难，但准确的模态阻尼预测仍有一定困难，尤其是气动阻尼的影响。
根据旋翼动力学各类问题预估的能力，在旋翼动力学设计中有下列设计要点。
（1）基于调频原则，重视旋翼调频设计，降低影响疲劳寿命与振动的旋翼谐波载荷，以确保旋翼具有良好的动特性配置。
（2）对于产生旋翼根部弹性约束刚度、阻尼的零部件，需要通过试验获取相关刚度、阻尼特性参数，作为提供旋翼动力学计算更为准确的输入数据。
（3）为使旋翼具有良好的动力学特性，通常可在旋翼结构设计中预留一些无须结构大改就可后期对旋翼频率调整的结构，如预留桨叶调频配重腔。
（4）应尽可能通过试验识别旋翼一阶摆振模态阻尼，以确保有足够的稳定性裕度。
（5）应重视基于旋翼实测载荷频谱分析对旋翼动特性配置好坏的评估。
（6）旋翼动力学设计应贯彻到旋翼研制的全过程。
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