無人直升機輕質機身結構方案設計研究.pdf

1、現(xiàn)代無人直升機作戰(zhàn)效能的發(fā)揮，很大程度上依賴于其平臺性能，而持續(xù)的戰(zhàn)場感知能力對機身攜帶的燃油量和機體重量提出了更高的要求。結構重量通常在整機重量中占比很大，可達到整機空重的三分之一，其中機身結構是降低整機空重的重要設計對象。
　　傳統(tǒng)直升機機身結構由于材料和設計方法上的限制，通常重量偏大，結構冗余過多，重量效率不高，無法攜帶更多燃油。隨著復合材料工業(yè)的迅猛發(fā)展，以及相關工程應用經驗的逐漸積累，隨著尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓撲優(yōu)化等一

2、系列優(yōu)化設計方法的出現(xiàn)，高重量效率的輕質機身結構方案在設計過程中逐漸得以實現(xiàn)。
　　本文在參考多種無人直升機機體結構設計方案的基礎上，首先根據(jù)無人直升機總體布置設計要求，結合拓撲優(yōu)化設計，得出主體結構最優(yōu)傳力路徑，形成初始的機身結構方案。然后通過ANSYS軟件對上述結構進行有限元建模分析，校核其強度和剛度，進行初始機身結構方案的設計完善，得到滿足強度剛度要求的機身結構可行方案。最后采用基于響應面的優(yōu)化方法對復合材料方案進行了參數(shù)優(yōu)

3、化設計分析，形成了完整的拓撲建模-結構分析-參數(shù)優(yōu)化設計流程。通過這一系列建模分析優(yōu)化，最終得出了滿足重量效率指標的輕質機身結構優(yōu)化設計方案。
　　本文結合機身結構方案設計研究，詳細討論了兩類優(yōu)化設計方法，具體包括三個方面：（1）通過拓撲優(yōu)化給出中機身核心承力設計域的最優(yōu)結構形式；（2）根據(jù)Puck失效準則給出復合材料鋪層中相鄰層夾角過大可能導致的失效形式；（3）基于響應面優(yōu)化（RSM）結果，得到機身分段結構的承力特征，并給出相應