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可变弯度自适应机翼部分关键技术研究

作 者: 聂瑞
导 师: 裘进浩
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 工程力学
关键词: 可变弯度机翼 0泊松比 间隙 遗传算法 升力系数
分类号: V224
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 107次
引 用: 1次
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内容摘要


飞行器机翼变弯度自适应技术是通过在飞行过程中依据飞行环境和任务的变化实时调整机翼弯度来提高飞行效率,增强机动性,以适应复杂多变的任务环境,被认为是未来实现航空技术新突破的主要研究方向之一。本文围绕可变弯度自适应机翼结构设计的部分关键技术,开展了机翼后缘变弯度翼肋设计、基于柔顺机构的0泊松比蜂窝芯蒙皮设计与优化等一系列研究工作。文中的主要工作内容有以下几个方面:1.课题的研究背景和国内外研究现状做了详细分析,并在此基础上总结、归纳出了课题研究的主要研究方向和关键技术,为课题研究工作明确了方向;2.以某型无人机机翼为基础,参考DLR翼肋设计并在其基础上设计了机翼后缘变弯度机构,利用Adams动力学仿真软件对模型进行了初步运动仿真分析;3.研究了两状态间隙副模型理论,并利用该模型结合Adams仿真软件分析了后缘变弯度机构中铰链间隙在不同情况下对后缘偏转的影响,分析表明可以通过增大阻尼,降低驱动速度等方法减小间隙的影响,为进一步改进设计提供了借鉴;4.在前人研究的基础上,设计了满足一定实际要求的大变形单向拉伸0泊松比蜂窝芯蒙皮,建立了蒙皮的力学模型和优化设计模型,提出了蜂窝芯基底材料选择方法,利用遗传算法进行了优化设计并用Patran-Nastran有限元仿真软件进行了仿真分析,验证了力学模型的可靠性;5.采用fluent流场仿真软件分析、对比了采用可变弯度后缘的机翼与使用传统刚性偏转后缘的机翼在升力系数、阻力系数、表面压力系数等方面的差异,显示出可变弯度机翼对传统机翼有较大的气动优势。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-22
  1.1 研究背景及目的  12
  1.2 国内外自适应机翼研究现状  12-15
  1.3 国内外自适应机翼典型结构设计  15-20
    1.3.1 典型机械式自适应机翼结构设计  15-16
    1.3.2 仿生式结构设计  16-17
    1.3.3 结合智能材料与结构的自适应机翼结构设计  17-18
    1.3.4 利用柔顺机构的设计  18-19
    1.3.5 可连续光滑变形的蒙皮设计  19-20
  1.4 自适应机翼研究的主要研究内容和关键技术  20-21
  1.5 论文的主要内容  21-22
第二章 自适应机翼后缘变形结构的设计  22-27
  2.1 引言  22
  2.2 可变弯度自适应机翼气动收益分析  22-23
  2.3 机翼翼肋变形机构的设计和分析  23-26
    2.3.1 设计要求  24
    2.3.2 总体结构构造  24-25
    2.3.3 工作原理  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第三章 铰链间隙对机翼后缘机构运动影响的仿真分析  27-37
  3.1 引言  27
  3.2 含间隙机构的动力学模型选择  27-31
    3.2.1 两状态间隙运动副模型建模理论  27-30
    3.2.2 基于两状态模型的含间隙铰后缘机构的Adams 仿真参数设置  30-31
  3.3 铰链间隙对后缘机构运动特性影响的仿真分析  31-35
    3.3.1 含间隙与无间隙时机构运动特性分析  32-33
    3.3.2 驱动角速度不同时运动特性分析  33-34
    3.3.3 机构间隙阻尼大小不同时运动特性分析  34-35
    3.3.4 机构间隙大小不同时运动特性分析  35
  3.4 本章小结  35-37
第四章 具备大变形能力的蜂窝芯蒙皮理论模型与结构设计  37-54
  4.1 引言  37
  4.2 单轴拉伸0 泊松比蜂窝芯蒙皮结构设计原理和力学性能  37-44
    4.2.1 大变形蒙皮结构的变形机制  37
    4.2.2 单轴拉伸0 泊松比蜂窝芯蒙皮设计原理  37-38
    4.2.3 蜂窝芯结构的共面性能分析  38-42
    4.2.4 蜂窝芯结构的异面性能分析  42-44
  4.3 利用遗传算法对0 泊松比蜂窝芯结构优化设计  44-53
    4.3.1 遗传算法的概念  44
    4.3.2 遗传算法优化运行过程  44-45
    4.3.3 蜂窝芯结构优化设计方案  45-48
    4.3.4 蜂窝芯设计基底材料的选择准则  48-49
    4.3.5 优化结果及分析  49-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章 可变变弯度机翼翼型的气动特性仿真  54-65
  5.1 Fluent 软件简介  54-57
  5.2 连续光滑偏转后缘与传统刚性偏转后缘气动特性对比与分析  57-64
  5.3 本章小结  64-65
第六章 总结与展望  65-67
  6.1 全文总结  65
  6.2 研究工作展望  65-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
在学期间的研究成果及发表的学术论文  72

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 飞机构造与设计 > 机翼
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