变体机翼大变形智能蒙皮结构研究

论文摘要

近年来,以智能材料和结构为基础的自适应变体飞行器的研究得到了国内外的广泛关注,通过对柔性机翼进行设计,不仅可以使其重量降低,还可通过前后缘控制面的连续变形来获得所需要的气动特性,提高飞机的机动性能。自适应机翼中具有大变形能力的弹性蒙皮结构的研究已经成为此研究中的关键技术之一。本文首先阐述了变体机翼及蒙皮结构的发展研究现状,提出了大变形梯形蒙皮结构的构想;其次,建立了梯形蒙皮结构的力学分析数学模型,与有限元仿真分析结果进行了比较和分析,验证了所建立数学分析模型的正确性;随后,对复合材料波纹结构的制备工艺进行了研究,制备了梯形波纹蒙皮结构试件,对平面型复合材料进行力学性能试验,并设计了用于结构应变状态和振动状态测量的测试系统;最后,进行了波纹蒙皮结构在自适应变形中的应变状态检测和振动状态检测实验,验证了所设计蒙皮结构和测试系统的可行性,为进一步开展波纹蒙皮结构参数、制备工艺的优化奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 飞行器变体研究的目的和意义
• 1.2 变体机翼的国内外研究发展现状
• 1.3 智能蒙皮的探索和研究
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 复合材料梯形蒙皮结构的力学分析
• 2.1 波纹结构蒙皮的特点
• 2.2 梯形波纹结构的力学分析模型
• 2.3 梯形波纹结构的力学特性分析计算
• 2.4 梯形蒙皮结构等效模量的有限元仿真分析
• 2.5 有限元仿真结果与理论计算结果的分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 梯形波纹结构的制备及力学性能实验
• 3.1 复合材料梯形波纹结构制备工艺方法
• 3.2 制备工艺研究
• 3.3 蒙皮材料力学性能实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 用于波纹蒙皮结构的测试系统研究
• 4.1 应变测试系统设计
• 4.1.1 应变式传感器
• 4.1.2 测量电路
• 4.1.3 测试系统程序设计
• 4.1.4 应变测试系统集成化
• 4.2 电荷放大器设计
• 4.2.1 电荷放大转换电路原理
• 4.2.2 二阶有源低通滤波器的设计
• 4.2.3 电荷放大器及滤波器的联合仿真分析
• 4.2.4 电荷放大器电路原理图
• 4.3 电荷放大器的性能分析和比较
• 4.3.1 电荷放大器的性能分析
• 4.3.2 电荷放大器的性能比较
• 4.4 本章小结
• 第五章 波纹蒙皮结构测试实验研究
• 5.1 大尺寸半圆形波纹蒙皮结构的应变测试实验
• 5.2 变体机翼后缘结构实验研究
• 5.2.1 测试原理
• 5.2.2 测试实验及分析
• 5.3 波纹蒙皮结构动态性能测试
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文工作总结与研究展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录 应变测试系统的软件设计程序