现代直升机的旋翼系统越来越多的采用复合材料,复合材料刚性桨叶和无轴承旋翼也是直升机发展的重要方向。在变转速长航时直升机及复合式直升机上应用刚性旋翼具有提高直升机的前飞速度、提升飞行性能的优势。本文研究了一种复合材料刚性旋翼结构,其结构组件大部分由复合材料构成。首先分析了基于VABS的梁剖面分析方法,建立梁剖面刚度分析的计算流程,并通过算例验证其正确性。探讨了纤维铺层角对复合材料梁剖面刚度的影响,为桨叶组件纤维的铺设设计提供理论基础。在桨叶设计中,初步确定了桨叶的基本外形几何参数和剖面结构,设置桨叶组件复合材料铺层角,并利用复合材料力学对复合材料特性进行分析。通过有限元软件分析了桨叶动力学特性,并利用调频设计使桨叶的一阶挥舞频率大于1.2,摆振一阶应力大于1.3,使桨叶满足刚性旋翼对固有特性的要求。分析了不同纤维材料及不同纤维体积比对桨叶固有频率的影响。设计了刚性旋翼的桨毂结构,并采用有限元中进行动力学特性分析,使其满足设计要求。然后对旋翼组件进行强度校核,使组件满足强度要求。利用LMS模态分析仪,通过实验测量了模型桨叶的固有模态,对所设计的模型桨叶进行了动力学特性验证。