基于杆索基结构的三维柔性变形机翼结构拓扑优化设计

为了模仿鸟类的飞行,利用杆索柔性机构的杆变形特性和柔性索为驱动,采用结构优化方法设计三维展向变形机翼,使其在各种飞行状态下都能保持最优气动性能。本文参考美国国家宇航局(NASA)的超椭圆形变弯度机翼(HECS)模型,进行了柔性机翼的建模,应用空间刚架元和索单元划分网格,采用遗传算法进行其结构优化。在优化过程中考虑了结构的刚性要求,引入了刚度约束条件,并通过实例进行了方法验证分析。优化结果表明:杆索空间结构的变形机翼既能满足展向最大变形要求,又能满足机翼承受外载荷所需的结构刚性要求。此外,通过Matlab和Ansys的结合使本优化求解程序更通用化。     

机翼中小尺度主动变形研究进展及关键技术

变形机翼能够根据飞行工况的变化,主动调节自身形状以改善飞行器任务适应性,是未来飞行器设计的研究前沿与热点.阐述国内外机翼中小尺度主动变形技术的研究进展,围绕机翼设计中柔顺变形能力与气动承载能力间冲突,对现阶段变翼型弯度、变厚度和扭转变形机翼中的机械变形结构设计方案进行重点分析探讨.对变形机翼设计中变形蒙皮、轻质高输出驱...     

柔性变形机翼设计及其结构力学性能分析

为提高小型无人机飞行效率,提出一种柔性变形机翼设计方法。基于机翼弦向弯度调节原理,采用柔性肋结构设计了面向小型(10Kg)无人机(UAV)的柔性变形机翼;采用计算流体动力学方法,分析了柔性变形机翼的升力系数变化和升阻比等空气动力学特性;采用有限元结构静力学方法,分析了柔性变形机翼的柔性肋结构在气动载荷下的应力变化,在风载下所受最大应力为5.3MPa,小于柔性肋的屈服强度11.65MPa。柔性肋组件设计可承受空气载荷,验证了柔性变形机翼的有效性和结构完整性。研究结果表明:设计的柔性变形机翼可以有效改善实际飞行中的气动特性,机翼最大升阻比可从60提高到110,在提升小型变体无人机飞行效率方面具有应用前景。     

变形机翼的发展现状综述

从变形机翼的发展历程出发,综述了变形机翼的变形方式,主要包括面内变形(变展长、变弦长、变后掠)、面外变形(展向弯曲、变上反角、机翼扭转、机翼折叠)、翼型变形(变弯度、变厚度)以及组合变形.详细阐述了各种变形方式对飞行器飞行性能的影响,重点介绍了当前变形机翼各种变形方式的研究现状,指出为满足复杂严酷飞行环境、多飞行状态和...     

现代飞机的基本机翼结构

机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行，同时也起到一定的稳定和操作作用。在机翼上一般安装有副翼和襟翼，操纵副翼可使飞机滚转，放下襟翼可使升力增大。机翼上还可安装发动机、起落架和油箱等。不同用途的飞机其机翼形状、大小也各有不同。左、右机翼分别连接于机身两侧的中央接头处，横贯机身形成一个受力整体。飞行中空气流过机翼时产生一种能够使飞机飞起来的“升力”。     

基于虚拟技术的飞机机翼结构健康监控技术研究

飞机机翼结构健康收态的好坏直接影响到飞机各阶段的飞行品质。为了对机翼结构的健康状况进行监控，必须进行大量的实验验证，而虚拟仪器技术使传统仪器的某些硬件乃至整个仪器都能被计算机软件所代替。针对上述趋势，以飞机机翼结构为例，借助于虚拟仪器技术，利用LABVIEW构建的飞机机翼结构健康监控系统，具有实时性和报警能力，基本实现了检测功能。     

某无人机柔性机翼后缘变形机构的拓扑优化

以某型号的机翼后缘为研究背景,通过采用拓扑优化的方法,设计一种柔性后缘机构来达到减轻质量和实现其自适应变形的目的.以实际位移与目标位移之间的偏差为目标函数,表面所受到的分布载荷为约束,通过SIMP(密度刚度插值)法来建立拓扑机构优化模型,用OC(优化准则)法来求解模型.采用Matlab进行优化计算,然后用Pro/E把优化的结果转化成三维实体模型,并导入到ANSYS中进行验证分析,得到了可实现0～10.8°变形的柔性后缘机构,能够满足无人机从初始状态变化到气动效率最高状态的要求.     

结构刚度对机翼连接件连接螺栓载荷分配的影响

机翼连接件是静不定结构,载荷的传递很难用传统的静定结构进行受力分析。利用PATRAN/NASTRAN软件对机翼连接件进行有限元建模,对连接件存在的螺栓连接和端面接触问题,进行了合理的有限元模拟,重点分析了翼型结构特性对螺栓载荷分配的影响。为比较结构刚度变化对螺栓载荷的影响,分别调整连接件局部刚度和结构整体刚度,通过有限元分析,得出了螺栓载荷分配随结构刚度的变化规律,对机翼连接结构设计具有一定的参考价值。     

机翼颤振模型梁架加工变形研究

机翼颤振模型对模拟飞机动力学特性、刚度分布、质量分布与气动外形具有重要意义.其梁架的性能对飞机模拟颤振试验有着重要的影响.机翼颤振模型梁架由于尺寸大、结构复杂、刚度差,在铣削加工中变形较大,其精度难以控制.为此,借助有限元软件对其进行铣削加工仿真,获得已加工表面残余应力,进而预测梁架铣削时的加工变形.在此基础上,对梁架加工工艺进行优化,提高加工精度.     

过翼机身架空间结构优化设计

基于ANSYS有限元软件的结构优化设计功能,以过翼机身架结构的总质量最小为目标函数,综合考虑杆件的刚度、强度、稳定性等约束条件,利用ANSYS有限元分析软件提供的一阶方法对该机身架进行优化,以钢管的基本尺寸为设计变量,提取出经过10次迭代后的结果并进行分析比较.结果表明,优化后的截面尺寸在减少结构用钢量的同时,又适当地...     

机翼蒙皮天线的形变重构方法和实验

文中提出了一种引入迁移学习的形变重构方法,并用某无人机机翼进行了实验验证。该方法首先利用模态法获取大量的仿真源数据,并对实际机翼进行测试,获得少量的目标数据,然后利用迁移学习算法将目标数据迁移到源数据中,使得重构的位移值更加接近实际测量值。结果表明,该方法大幅提升了机翼蒙皮天线在实际工作环境中的形变重构精度。     

一种新型弹翼加载试验方法研究

弹体在飞行过程中弹翼受载情况复杂,主要受弹体姿态、气流方向、飞行高度、飞行速度诸多因素影响,弹翼展开机构在研制过程中必须进行综合模拟联合展开试验.以往加载方式为加最大恒力,这种加载方法既增加试验的难度,又增大了实际飞行状态下弹翼展开到位对弹体的冲击.为此研制了一种新型弹翼加载方法,更好地模拟弹翼展开的真实载荷,经试验验证该试验方法能够完成弹翼各量级载荷加载,且加载安全、方便,能够有效缩短试验时间.     

可变前掠翼机构设计与仿真研究

设计了一种无人机变前掠翼的变形机构方案.建立了该机构的数学模型,用Matlab软件对变形机构的主要参数进行了优化设计,获得了合理的机构尺寸;对于优化后的变形机构,利用Solid-works和Adams软件建立了运动学仿真模型,对机构进行了运动学仿真,获得了运动曲线,进行了运动分析.分析结果表明该机构能满足变形要求,且机翼转速均匀,运动平稳,可作为无人机变前掠翼的变形机构方案.     

飞机翼面结构自顶向下关联设计

介绍了面向关联设计的飞机翼面结构多层级骨架模型,实现了设计意图自顶向下的传递;为进行骨架模型与下游零件间的关联的控制和管理,采用了新的元素发布方式,并开发了元素发布管理工具,提高了设计的效率和质量;结合自顶向下的建模思想和关联设计自动更新的特点,提出了基于骨架模型的飞机翼面结构自顶向下关联设计方法,通过选择飞机翼面结构骨架模型的设计基准和上下翼面约束曲面,输出的结构件以绝对坐标系装配在父部件下,无需进行再次装配,并基于骨架模型与结构件间的关联,实现对飞机翼面结构件的实时自动更新和快速重建。最后,以机翼盒段翼肋为例验证了方法的可行性和有效性。     

全自动可调角度的随动测力装置设计

火箭弹作为一种武器,其尾翼多采用折叠翼片.翼片在展开的过程中,其摩擦力是重要参数,对每个翼片的摩擦力需要进行测量并记录.针对火箭弹折叠尾翼的测力要求,设计出了一种全自动随动测力装置.此装置的夹紧钳可自适应夹紧较复杂的折叠翼翼面,以提高夹紧可靠性;随动测力装置可沿着折叠翼展开轨迹,准确测出折叠翼展开过程中的实时拉力值.通...     

压力扭转塑性变形装置的结构设计

为研究高压扭转变形对金属材料晶粒细化的机制与作用规律,根据压力扭转变形原理,提出了一种压力扭转塑性变形装置的结构组成,并对主要零件进行了设计计算与结构设计;该装置由成形模具与加热系统两部分组成,可安装在DNS200型试验机上进行工作。     

基于类树形结构载荷路径的柔性机翼前缘优化设计

根据柔性机翼前缘的变形要求,以离散体结构拓扑优化为出发点,以实际位移与目标位移之间的偏差为目标,建立目标优化函数。采用类树形结构的载荷路径建立初始构形,利用遗传算法(GA)进行结构拓扑优化,并结合拓扑结构优化结果进行二次优化,获得更优解。通过ANSYS仿真分析,结果表明该方法是可行的。     

基于 MFC 驱动器的飞机翼面结构参数控制设计

针对飞机翼面结构存在翼面回弹量小和翼面变形量大的问题,提出基于 MFC 驱动器的飞机翼面结构参数控制设计方法。首先,对 MFC 驱动器进行介绍,了解其运行原理,并在该驱动器的帮助下简化机翼整体参数计算量;其次,构建机翼的平面有限元模型,并将平面有限元模型进行拉伸,生成立体的机翼结构,实现飞机翼面结构参数控制。实验结果表明,所提方法的翼面回弹量大、翼面变形量小、参数控制效果好及控制误差较小。     

无人机机翼装配型架设计

为缩短装配周期、降低制造成本,文中以某型无人机机翼装配为研究对象,根据机翼装配特点,考虑装配车间地基情况,设计了机翼装配平台,并采用内定位设计、柔性装配设计方法,完成了机翼装配型架设计;利用Hyper Works软件对设计的型架在满负荷工况下的变形和应力分布进行了仿真;最后根据设计结果,制造加工出装配型架,并对机翼进行了装配。结果表明:型架在仿真中的最大变形量为0.023 mm,最大应力为1.97 MPa,满足机翼装配使用要求。设计的装配型架结构简单,成本低,精度高。