形状记忆合金鼓包的挠度控制研究*
2020-06-08
航空制造技术 2020年8期
关键词:模型
(南京航空航天大学航空学院机械结构力学及控制国家重点实验室,南京 210016)
激波控制鼓包(Shock Control Bump,SCB)是一种流动控制技术,在减小激波阻力的同时具有不附加黏性阻力的特点[1]。鼓包的外形极大影响减阻的效果,很多研究者根据飞行条件研究鼓包的最佳设计参数。Qin等[2]将鼓包分为三维和二维两种,三维鼓包边界全贴合于机翼表面,二维鼓包是部分贴合,比较了两者的减阻效果。李沛峰等[3]利用CFD 仿真计算,系统阐述了鼓包的位置、高度和长度对激波弱化的影响。
但是固定式鼓包的设计参数,如高度、位置等固定,在无激波阻力时鼓包会破坏机翼原有的设计结构,反而会增加飞行阻力。Jlinks 等[4]设计了一种可变挠度的鼓包,采用一块0.6mm 厚的铝制薄板,利用80N 的力驱动器可以产生13mm 的挠度行程,而且可以随时根据飞行条件进行挠度的优化。聂瑞等[5]提出了形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)鼓包,通过仿真研究,鼓包升温时挠度变大,降温时挠度变小,在相变过程中的挠度变化可达长度的4%。温度驱动式的鼓包相比于力驱动的鼓包,驱动器设计更为容易,但是在温差过大时耗能会很严重。在飞行器巡航过程中一般环境温度可达–50℃,如果利用环境温度使鼓包为凸起状态,而仅在起飞和降落过程中加热鼓包使其变平则可以大大减少耗能。因此,一个升温挠度变小、降温挠度变大的鼓包更加符合实际应用。
SMA 的驱动控制一般采用闭环控制,其反馈量一般有温度、位移、电阻3 种。电阻反馈一般用在小型的嵌入式驱动器中,以便于系统的集成[6]。……
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