直升机旋转桨叶是直升机发动机功能转换的主要部件,随着研究深入,直升机不断向高转速、高载荷和高可靠性方向发展,这势必对其机械性能的要求大大提高。叶片作为主要承力部件,其结构健康状态与其所受载荷、弯曲变形以及振动等因素密切相关。因此,本文基于分布式光纤传感技术分别对直升机旋翼桨叶结构的弯矩、变形监测方法展开研究,为评估桨叶设计优劣以及机械故障诊断、预测等提供依据。工作主要包括以下几个方面:首先,研究借助有限元方法对桨叶挥舞弯矩、摆振弯矩、桨叶弯曲变形等表征直升机桨叶服役状态的多种参量进行数值仿真,得到不同载荷状态下桨叶结构力学特性,从而为旋转桨叶结构分布式光纤传感网络布局提供依据。其次,研究基于分布式光纤传感器的直升机旋翼桨叶结构弯矩与变形监测方法。根据桨叶结构及承载特性,探索适用于碳纤维复合材料桨叶结构的挥舞摆振弯矩监测与计算方法以及二维变形反演算法,并对其进行反演验证了方法的可行性。再次,构建了直升机旋翼桨叶弯矩与变形分布式光纤动态监测硬件测试系统。基于碳纤维复合材料桨叶、步进电机、光纤滑环设计并制作了旋转桨叶动态监测试验平台;提出了一种面向直升机桨叶结构的表贴型分布式光纤传感网络布局形式及其优化方法。接着,编写了基于图像化软件LabVIEW的直升机桨叶弯矩与变形动态监测软件交互平台。根据系统功能需求完成对桨叶弯矩与变形动态监测软件的框架设计,涉及数据采集、数据处理、数据显示等多个模块,编写系统程序并且完成人机交互界面的设计与优化。最后,开展直升机旋翼桨叶弯矩与变形分布式光纤集成监测系统实验与功能验证。分别实现了直升机旋翼桨叶挥舞弯矩、摆振弯矩、桨叶弯曲变形挠度等多种参量的在线集成监测。在此基础上,给出了弯矩与变形监测反演误差形成机理与评估方法。