變形機翼關鍵技術的研究.pdf

1、多任務變體飛機相比傳統(tǒng)飛機具有更高的飛行效率和更優(yōu)異的飛行性能，在軍用和民用飛行器領域都有著廣泛的應用前景。變形機翼作為變體飛機的重要組成部分，近年來日益受到重視，得到了快速的發(fā)展，已經(jīng)從理論研究和實驗室研究階段逐步向?qū)嶋H應用階段邁進。目前，美國科學家們提出并研究了多種不同的變形機翼構型，對其關鍵技術進行了廣泛而深入的研究，并且在某些型號的飛機上進行了初步應用，得到了顯著效果。我國的變形機翼研究工作剛剛起步，目前處于理論或樣機測試階段，

2、技術尚未成熟，也未出現(xiàn)能夠進行實際飛行應用的變形機翼。由于航空航天技術的敏感性，國外技術僅見于文獻報道，其產(chǎn)品和關鍵技術也限制對我國出口。為此，加大變形機翼關鍵技術的研究和開發(fā)力度，加速柔性蒙皮、新型智能作動器以及變形機構等變形機翼關鍵技術的發(fā)展，將會有力地促進我國航空航天事業(yè)的發(fā)展。本文對國內(nèi)外變體飛機與變形機翼的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)，對變體飛機構型進行了分類并對其研究內(nèi)容進行了分析。在國內(nèi)外對變形機翼幾項關鍵技術研究的基礎上

3、，以研究和開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權的變形機翼為目標，開展了變形機翼柔性蒙皮的結(jié)構設計與優(yōu)化、基于超聲電機的變形機翼設計等方面的研究工作，并對兩種變形機翼進行了實驗測試，驗證了變形機翼的性能。本論文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　1、提出了一種具有優(yōu)秀面內(nèi)性能的褶皺型余弦蜂窩柔性伸縮蒙皮支撐結(jié)構。對其面內(nèi)特性進行了理論與實驗研究并通過比較研究對其面內(nèi)伸縮特性進行了驗證。研究了該結(jié)構面法向特性與結(jié)構參數(shù)的關系，并利用Optimus軟件對其

4、結(jié)構參數(shù)進行了優(yōu)化。
　　2、提出了折線形和U形蜂窩面內(nèi)褶皺型伸縮蒙皮支撐結(jié)構。基于統(tǒng)一的結(jié)構參數(shù)，對余弦形、V形、折線形以及U形蜂窩四種結(jié)構的面內(nèi)橫向等效彈性模量進行了研究。建立了這四種結(jié)構的參數(shù)化有限元模型并對其面法向承載能力進行了研究。通過綜合比較，對這四種面內(nèi)褶皺型伸縮蒙皮支撐結(jié)構性能進行了探討。
　　3、提出了一種位矩陣基因表示的具有多重約束處理能力的NSGA-II算法，對柔性伸縮和剪切蒙皮支撐結(jié)構分別進行拓撲優(yōu)化

5、并得到了一系列優(yōu)化結(jié)果；提出了一種局部優(yōu)化算法并將之與NSGA-II算法結(jié)合，得到了一種混合多目標優(yōu)化算法，利用該算法對兩種柔性蒙皮支撐結(jié)構重新進行了優(yōu)化計算，獲得了更加理想的結(jié)果，驗證了算法的有效性。
　　4、提出了兩種基于超聲電機作動的變形機翼：柔性后緣機翼和變后掠機翼，并對其進行了設計與制造。通過面元法對這兩種機翼的氣動特性進行了研究；詳細設計并研究了柔性后緣機翼的柔性伸縮蒙皮與變形機構，通過風洞試驗驗證了柔性后緣機翼的氣動