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柔性变形机翼设计及其结构力学性能分析

2020-05-21张雄雄燕必希孙广开宋言明

机械设计与制造 2020年5期
关键词:变形结构设计

张雄雄,燕必希,孙广开,宋言明

(1.北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院,北京100192;2.光电信息与仪器北京市工程研究中心,北京100016)

1 引言

“机翼”是决定飞机性能的关键部件。传统飞机一般根据特定飞行任务和环境条件下的空气动力学特性设计机翼的总体布局和形状参数,并采用轻量化、高强度和固定式的材料结构制造,利用电传感技术感知各种载荷[1]。这种固定式刚性机翼可以通过襟翼、前缘缝翼等机构的简单刚性变形使飞机在特定飞行条件下改善其空气动力学性能。但是,固定机翼的局部刚性变形会使翼型截面几何廓形产生非连续变化和曲率突变,影响气动特性。更大的问题在于飞行环境参数是连续变化的,固定式机翼通常只能在一个设计点达到最优气动性能,大多数情况下性能不佳,在提升飞行性能和多任务适应性等方面存在瓶颈。

随着军事和民用发展需求以及科学技术的进步(尤其是无人机的应用发展),传统固定式机翼飞行器已经不能满足不断增加的飞行效率、多任务能力和灵活性需求,拥有高飞行效率和高性能飞行器,并且在飞行过程中能够适应多种飞行任务和不同环境条件的变形机翼技术受到日益广泛的关注和研究[2-3]。

目前,变形机翼(MorphingWing)已经成为未来先进航空飞行器的重要特征和发展方向。与固定式机翼不同,变形机翼的形状变形通常采用高度灵活的机翼系统,通过致动机构实现翼型的改变,实时调整其构造以获得飞机在特定飞行条件下改善的空气动力学性能。……

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