含有SMA弹簧驱动器的可变倾斜角翼梢小翼研究

 针对传统翼梢小翼在非设计状态减阻效果不佳的缺点,提出一种含有形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变体翼梢小翼结构,它能根据飞行状态主动调整小翼的倾斜角,实时优化飞机的阻力特性.采用力-热-应变耦合法设计了所需的SMA弹簧驱动器,并通过有限元仿真与风洞试验验证了变体翼梢小翼的变形能力,最后初步研究了变体翼梢小翼的闭环控制方法.研究结果表明,在飞机的起飞阶段(自由来流流速为26 m/s,迎角为3°),变体翼梢小翼的倾斜角能在1 min内自主完成预定变化过程,倾斜角的最大变化量为23°,控制精度的最大误差为12%,各项指标均符合设计要求.     

南京航空航天大学"智能材料与结构航空科技重点实验室"简介

南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室是目前国内唯一专门从事智能材料与结构研究的部级重点实验室 ,中国科学院院士、智能材料与结构专家陶宝祺教授为现任重点实验室主任。1 997年 ,原中国航空工业总公司正式批准了重点实验室的建设项目报告 ,正式立项 ,重点实验室进入了边建设边运行阶段。重点实验室具有鲜明的航空航天特色 ,研究方向是智能材料与结构系统的综合性能和材料 -元件的制备与集成技术。实验室的 6个研究单元有 :智能旋翼、自适应机翼、结构的健康监测、结构的减振降噪、材料制备与元件集成和性能测试。主要设备…     

提高形状记忆合金丝工作频率的一种方法

 研究了提高形状记忆合金（SMA）工作频率的物理方法——研制细丝。给出了拉拔细丝的工艺流程,从理论上分析了在不同的加热和冷却过程中丝径与响应速度的关系,对2种丝径的SMA丝进行了性能对比测试。同时测定了2种丝径的SMA的响应速度。结果表明,丝径的减小对丝的相变性能,如最大恢复应变、最大恢复应力等影响不大,但可显着提高其动作频率。     

重复使用运载火箭精确回收滑模动态面控制

针对可重复使用运载火箭一子级再入垂直着陆阶段，利用滑模动态面控制(SMDSC)技术设计了一个精确垂直回收控制策略。首先考虑运载火箭的燃料消耗、质心变化及转动惯量摄动等特点，建立运载火箭一子级返回段动力学模型。然后针对范数有界的不确定性和有界连续的未知干扰，设计一个滑模状态观测器和一个自适应参数估计器用于获得其估计值；随后，基于获得的状态估计值和未知参数估计值，设计了一个基于自适应动态面技术的跟踪控制律。最后，通过数值仿真，对比两种不同控制策略下的运载火箭垂直返回姿态角跟踪能力。结果表明，采用本文提出的自适应滑模动态面控制策略具有更好的跟踪效果.     

含损伤SMA增强智能复合材料的一维增量本构关系

基于对马氏体相变热流-温度曲线的唯象模拟．以及马氏体体积分数与热力势对温度偏导数之间的线性关系。提出了一种新的马氏体相变动力学模型。借助细观力学模型，研究了纤维断裂和剥离对宿主材料刚度和热膨胀系数的影响．并给出了相应的数学表达式。引入了纤维断裂损伤度、纤维剥离损伤度和界面影响系数等表征损伤程度的物理量。并最终建立了考虑这些损伤影响的形状记忆合金增强智能复合材料的一维增量本构关系。本文的结果为进一步研究智能材料结构的损伤及失效问题提供了相应的理论支持。     

变体翼梢小翼的减阻机理数值模拟

总结了对翼梢小翼减阻效果影响最大的几何参数,在此基础上采用数值模拟方法研究了这些几何参数的最佳变化范围,为变体翼梢小翼设计提供理论依据.并从气动性能、气动载荷分布和翼尖涡的角度探讨了变体翼梢小翼相对传统翼梢小翼的优缺点.结果表明:在飞机的起飞阶段,变体翼梢小翼的减阻效率比传统翼梢小翼高2.2%,同时将翼尖涡强度降低了15%,有利于提高飞机的燃油效率和机场空域安全;但也会增大机翼的翼根弯矩,因此必须权衡变体翼梢小翼带来的气动收益与结构强度不利因素.     

一种离子聚合物金属复合材料拉伸试验研究

 离子聚合物金属复合材料（IPMC）是一种新型的电致激活功能材料。为了研究IPMC的驱动特性，需要掌握其基本力学性能。通过化学镀方法，在一种与Nafion 117相似的离子交换膜表面镀金属铂（Pt），制备了IPMC拉伸试样；测定了不同含水量情况下，IPMC试样尺寸的变化；通过拉伸试验和扫描电镜（SEM）形貌观察，研究IPMC含水量与拉伸性能之间、含水量与弹性模量之间的变化关系。研究表明：在聚合物基底溶胀状态下，试样各向尺寸变化相同，IPMC的弹性模量随其含水量的增加而降低，呈幂指数趋势下降；针对表面金属（Pt）镀层厚度为5~20 μm的IPMC试样，表层金属产生龟裂，且Pt元素在厚度方向上分布不均匀，若仍采用层合板理论对其弹性模量进行预测，将导致较大的误差。本文结果可为IPMC的力学建模、失效形式等研究提供有益的参考。     

飞行器智能结构系统研究进展与关键问题

 飞行器智能结构是由传感器、驱动器、控制元件和基体结构组成的集成系统,它具有承载、检测、判断与动作等功能,可显著提升飞行器的性能。根据国内外飞行器智能结构系统研究的最新进展,论述了飞行器结构动力响应主动控制、智能机翼、旋翼以及飞行载荷谱监测与结构损伤诊断等的基本原理与技术问题;指出了飞行器智能结构系统研究在埋入式功能元件、复杂非线性多场耦合系统的动力学建模与控制以及智能结构系统中的损伤和失效问题等方面所面临的关键技术问题和挑战。     

书讯

最近,我校智能材料与结构航空科技重点实验室的陶宝祺教授等撰写的<智能材料结构>一书荣获第二届"中国人民解放军图书奖"提名奖.     

用于变体翼梢小翼的伸缩栅格研究

翼梢小翼能抑制翼尖涡流形成、降低机翼的诱导阻力,翼梢小翼的高度是对减阻效果影响较大的参数之一.传统翼梢小翼仅针对巡航状态设计,而在起降、爬升等非设计状态减阻效果不佳.变体翼梢小翼能根据飞行状态主动改变几何外形和尺寸,实时优化减阻效果.为了实现变形,设计了一种用于变体翼梢小翼的伸缩栅格,通过步进电机驱动,可使翼梢小翼的高...