變形機翼關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、多任務(wù)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(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)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(yīng)用階段邁進(jìn)。目前，美國科學(xué)家們提出并研究了多種不同的變形機翼構(gòu)型，對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了廣泛而深入的研究，并且在某些型號的飛機上進(jìn)行了初步應(yīng)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(shù)尚未成熟，也未出現(xiàn)能夠進(jìn)行實際飛行應(yīng)用的變形機翼。由于航空航天技術(shù)的敏感性，國外技術(shù)僅見于文獻(xiàn)報道，其產(chǎn)品和關(guān)鍵技術(shù)也限制對我國出口。為此，加大變形機翼關(guān)鍵技術(shù)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(gòu)等變形機翼關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，將會有力地促進(jìn)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(jìn)行了總結(jié)，對變體飛機構(gòu)型進(jìn)行了分類并對其研究內(nèi)容進(jìn)行了分析。在國內(nèi)外對變形機翼幾項關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上

3、，以研究和開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的變形機翼為目標(biāo)，開展了變形機翼柔性蒙皮的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化、基于超聲電機的變形機翼設(shè)計等方面的研究工作，并對兩種變形機翼進(jìn)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(gòu)。對其面內(nèi)特性進(jìn)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(jìn)行了驗證。研究了該結(jié)構(gòu)面法向特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，并利用Optimus軟件對其

4、結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)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(gòu)。基于統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對余弦形、V形、折線形以及U形蜂窩四種結(jié)構(gòu)的面內(nèi)橫向等效彈性模量進(jìn)行了研究。建立了這四種結(jié)構(gòu)的參數(shù)化有限元模型并對其面法向承載能力進(jìn)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(gòu)性能進(jìn)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(gòu)分別進(jìn)行拓?fù)鋬?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(biāo)優(yōu)化算法，利用該算法對兩種柔性蒙皮支撐結(jié)構(gòu)重新進(jìn)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(jìn)行了設(shè)計與制造。通過面元法對這兩種機翼的氣動特性進(jìn)行了研究；詳細(xì)設(shè)計并研究了柔性后緣機翼的柔性伸縮蒙皮與變形機構(gòu)，通過風(fēng)洞試驗驗證了柔性后緣機翼的氣動