變形機(jī)翼關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、多任務(wù)變體飛機(jī)相比傳統(tǒng)飛機(jī)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(jī)翼作為變體飛機(jī)的重要組成部分，近年來(lái)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(shí)驗(yàn)室研究階段逐步向?qū)嶋H應(yīng)用階段邁進(jìn)。目前，美國(guó)科學(xué)家們提出并研究了多種不同的變形機(jī)翼構(gòu)型，對(duì)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(hào)的飛機(jī)上進(jìn)行了初步應(yīng)用，得到了顯著效果。我國(guó)的變形機(jī)翼研究工作剛剛起步，目前處于理論或樣機(jī)測(cè)試階段，

2、技術(shù)尚未成熟，也未出現(xiàn)能夠進(jìn)行實(shí)際飛行應(yīng)用的變形機(jī)翼。由于航空航天技術(shù)的敏感性，國(guó)外技術(shù)僅見(jiàn)于文獻(xiàn)報(bào)道，其產(chǎn)品和關(guān)鍵技術(shù)也限制對(duì)我國(guó)出口。為此，加大變形機(jī)翼關(guān)鍵技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)力度，加速柔性蒙皮、新型智能作動(dòng)器以及變形機(jī)構(gòu)等變形機(jī)翼關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)有力地促進(jìn)我國(guó)航空航天事業(yè)的發(fā)展。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外變體飛機(jī)與變形機(jī)翼的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)變體飛機(jī)構(gòu)型進(jìn)行了分類(lèi)并對(duì)其研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了分析。在國(guó)內(nèi)外對(duì)變形機(jī)翼幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上

3、，以研究和開(kāi)發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的變形機(jī)翼為目標(biāo)，開(kāi)展了變形機(jī)翼柔性蒙皮的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、基于超聲電機(jī)的變形機(jī)翼設(shè)計(jì)等方面的研究工作，并對(duì)兩種變形機(jī)翼進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，驗(yàn)證了變形機(jī)翼的性能。本論文的主要研究?jī)?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(duì)其面內(nèi)特性進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究并通過(guò)比較研究對(duì)其面內(nèi)伸縮特性進(jìn)行了驗(yàn)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(duì)其

4、結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　2、提出了折線(xiàn)形和U形蜂窩面內(nèi)褶皺型伸縮蒙皮支撐結(jié)構(gòu)?；诮y(tǒng)一的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)余弦形、V形、折線(xiàn)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(duì)其面法向承載能力進(jìn)行了研究。通過(guò)綜合比較，對(duì)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(duì)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?jī)?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(duì)兩種柔性蒙皮支撐結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，獲得了更加理想的結(jié)果，驗(yàn)證了算法的有效性。
　　4、提出了兩種基于超聲電機(jī)作動(dòng)的變形機(jī)翼：柔性后緣機(jī)翼和變后掠機(jī)翼，并對(duì)其進(jìn)行了設(shè)計(jì)與制造。通過(guò)面元法對(duì)這兩種機(jī)翼的氣動(dòng)特性進(jìn)行了研究；詳細(xì)設(shè)計(jì)并研究了柔性后緣機(jī)翼的柔性伸縮蒙皮與變形機(jī)構(gòu)，通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證了柔性后緣機(jī)翼的氣動(dòng)