一种柔性蒙皮设计技术及其在后缘变弯度机翼结构中的应用

变体飞机可在飞行包线内的不同飞行状态下获得最优气动效能,增强执行多种任务目标的能力,实现变体飞机结构的关键技术之一是柔性蒙皮的设计。本文介绍一种基于可变形蜂窝的柔性蒙皮结构,并研究了这种柔性蒙皮在后缘变弯度机翼结构上的应用,通过仿真分析和全尺寸原理样件地面试验验证,该结构满足真实飞行载荷条件下对变形能力和承载能力的要求。     

零泊松比蜂窝面内拉伸力学响应的有限元模拟

自适应飞行器因其对于不同飞行阶段的空气动力学适应性，逐渐成为航空航天研究的重点领域。可变形蒙皮不仅需要具有良好的面内拉伸变形性能，同时材料结构也需要具有一定的刚度来应对飞行过程中的载荷。本文提出以由高性能工程塑料聚醚醚酮（PEEK）材料制备的折线形蜂窝和U形蜂窝材料作为蒙皮结构，通过数值模拟计算确定柔性蒙皮的面内拉伸变形模式及两种蜂窝材料的形状尺寸参数对其面内拉伸变形力学响应的影响。结果表明，折线形蜂窝和U形蜂窝材料的面内变形模式呈现高度一致性，同时，两者的面内拉伸变形性能与蜂窝胞元长度和高度成正比，而与蜂窝厚度成反比。本文研究结果可为变体结构的设计与制备提供理论支持。     

一种新的柔性蜂窝结构及其在变体飞机中的应用

变体色机要求机翼结构可以光滑连续地变形.机翼的蒙皮要有足够大的面内伸缩变形能力,同时还要有足够的面外承载能力.本文针对后缘变弯度机翼,设计出一种新的柔性蜂窝结构.研究了该柔性蜂窝的面内变形能力和形状参数的关系.仿真分析和试验验证表明,该柔性蜂窝结构具有足够的面内变形能力,变形后仍保持良好的面外承载能力,满足后缘变弯度机...     

芳纶纤维及其复合材料的最新进展

芳纶纤维具有密度小、抗拉强度高、抗拉模量较高、耐曲折、耐疲劳等性能。自70年代初,美国杜邦公司开发了凯夫拉-29和凯夫拉-49纤维以来,荷兰、日本、前苏联和我国也开发了这种有机纤维。近年来,新品种相继问世。如超高强型凯夫拉-129的抗拉强度比29型提高20％,更具有韧性,主要用于航天工业制作结构复合材料构件;高模型凯夫拉-149的抗拉模量比49型提高40％,而吸水率只有49型的25％～30％,适用于直     

变体飞行器智能材料驱动器和柔性蒙皮研究进展

变体飞行器需要改变气动外形以在不同的工况下获得最佳的气动性能,智能材料驱动器和柔性蒙皮是变体飞行器的关键技术。智能材料具有质量轻、结构简单、驱动力大等优点,柔性蒙皮可满足大变形、承受局部气动载荷的要求,二者均具有非常好的应用前景。本文阐述了形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料驱动器的研究进展,分析了基于材料弹性和基于结构的柔性蒙皮发展现状。对智能材料驱动器和柔性蒙皮研究存在的问题和发展方向进行了总结和展望。     

零泊松比十字形混合蜂窝设计分析及其在柔性蒙皮中的应用

柔性机翼变弯度/展/弦长方案需要蒙皮在面内具有一维大变形能力,并且在垂直平面方向能够提供足够的抗压和抗弯刚度。设计了一种零泊松比十字形混合蜂窝,支撑弹性胶膜构成柔性蒙皮结构。研究了十字形混合蜂窝的面内变形机理、蜂窝力学特性与单元形状参数的关系,针对蜂窝的面内单向变形能力进行了参数优化;将蜂窝结构等效为正交各向异性材料,研究了十字形混合蜂窝的面外抗弯能力及其影响因素;根据后缘变弯度机翼柔性蒙皮设计要求,研究了十字形混合蜂窝结构参数的适用性。结果表明这种蜂窝能够满足柔性蒙皮的使用要求,且质量轻、易驱动。     

用于翼面的一种柔性驱动结构的数值仿真分析

变体飞机是通过机翼的柔性、连续变形,使飞机可以实现在不同飞行环境下都具有最佳气动外形。本文提出了一种新的弹簧网状柔性机翼驱动结构模型。在小变形假定的条件下,建立有限元模型,计算得到了典型受力条件下的变形特征,通过数据分析,对比了理论模型解与仿真解的差异,并总结出网状弹簧柔性结构驱动设计的优点与可行性,为模型后续研究提供了指导方向与依据。同时该研究结果对于变体飞机驱动结构的设计具有一定的参考价值。     

变体飞行器蒙皮材料与结构研究综述

变体飞行器最为重要的技术特征就是结构在变形过程中翼面保持光滑、连续和无缝,而变形蒙皮技术是保证该技术特征的关键。以变形方式和年代为主线详细地总结了变形蒙皮材料与结构的发展现状和未来趋势。从早期的"鱼鳞叠片"式传统滑动变形蒙皮到现在的复合式柔性变形蒙皮,可以看出复合化是变形蒙皮未来发展的必然趋势。     

蜂窝夹层复合材料的吸波性能

采用Nomex蜂窝芯、混合物吸收剂和酚醛树脂制备了蜂窝夹层复合材料,研究了蜂窝芯高度、蒙皮厚度和蜂窝芯增重对其吸波性能的影响.结果表明:随着蜂窝芯高度的增加,其夹层复合材料的-10 dB有效带宽向低频扩展,18 mm高度蜂窝夹层复合材料在2～18 GHz频段反射率均小于-10 dB;随着蒙皮厚度的增加,蜂窝夹层复合材料的低频反射率降低,但高频反射率升高;随着蜂窝芯黏附吸收剂质量的增加,其吸收峰频率向低频移动.     

Nomex蜂窝夹层结构侧向变形机理及蜂窝稳定化

对蜂窝侧向变形机理的研究现状进行了综述,对Nomex蜂窝在180℃下的强度性能进行了测试,并在此基础上建立了蜂窝侧向变形的力学模型。分析表明,常规蜂窝夹层结构采用热压罐共固化时不产生蜂窝侧向变形的条件是倾角不大于25°,织物预浸料边缘有牢靠的拴系,蜂窝高度不宜过大。预浸料边缘采用防滑带拴系和提高蜂窝的侧向刚度是解决蜂窝侧向变形的关键,其中提高蜂窝侧向刚度的方法包括胶膜法、隔膜法和预固化织物法等工艺方法。相关工艺试验表明:对于高度60mm、倾角30°的常规密度蜂窝夹层结构,胶膜法效果不佳,隔膜法和预固化法是消除高蜂窝夹层结构侧向变形的有效措施,预固化法比隔膜法具有重量优势。     

智能材料和结构在变体飞行器上的应用现状与前景展望

变体飞行器可以根据不同的飞行条件改变自身形状以获得最优的气动性能,大大提高飞行器的综合性能,是未来飞行器发展的重要方向之一。新型智能材料和结构具有驱动、变形、承载、传感等特点,为变体飞行器的设计提供了新的技术途径。本文根据不同可变形机翼结构分类,详细阐述了智能材料和结构在自适应结构、智能驱动器和变形蒙皮等方面的研究现状。变体飞行器的实现亟需解决变形/承载一体化蒙皮技术、轻质大输出力驱动器技术和自适应结构技术等关键技术,本文还对智能材料和结构未来在变体飞行器上的应用前景进行了展望。     

智能材料和结构在变体飞行器上的应用现状与前景展望简

 变体飞行器可以根据不同的飞行条件改变自身形状以获得最优的气动性能,大大提高飞行器的综合性能,是未来飞行器发展的重要方向之一。新型智能材料和结构具有驱动、变形、承载、传感等特点,为变体飞行器的设计提供了新的技术途径。本文根据不同可变形机翼结构分类,详细阐述了智能材料和结构在自适应结构、智能驱动器和变形蒙皮等方面的研究现状。变体飞行器的实现亟需解决变形/承载一体化蒙皮技术、轻质大输出力驱动器技术和自适应结构技术等关键技术,本文还对智能材料和结构未来在变体飞行器上的应用前景进行了展望。     

金属蜂窝结构在某机上的应用

金属蜂窝结构与传统的蒙皮、长桁结构相比,具有重量轻、刚度大、抗失稳能力高等优点,因此近年来,随着结构设计方面的突破、有关新材料的相继出现和制造技术的提高,在飞机上得到越来越广泛的应用。本文仅就金属蜂窝结构在某机机身地板等方面的应用作一简单介绍。一、蜂窝结构地板的应用某机是小型多用途飞机,该机上的机身地板及货舱门均采用了蜂窝夹芯结构。某机的原型机地板是长桁、蒙皮的铝铆结     

四种飞机蒙皮材料抗鸟撞性能对比研究

以伊尔76飞机尾翼前缘结构为对象,对铝合金、GLARE层板、金属面板蜂窝夹芯结构以及复合材料面板蜂窝夹芯结构等四种不同蒙皮材料的抗鸟撞性能进行了对比研究;运用大型非线性动力学软件PAM-crash建立结构有限元模型,通过数值仿真进行计算,并通过试验对分析方法的正确性进行了验证,从结构破坏和吸能特性两个方面进行分析,发现相同条件下,GLARE层板蒙皮重量最小,抗鸟撞能力最强,吸能效率最高,性能最优。     

一种面向智能变形蒙皮的双程形状记忆合金复合结构

通过采用双程形状记忆合金丝为致动材料,复合各项异性的轻木和柔性聚合物材料,设计了一种面向智能变形蒙皮的复合结构。阐述了其变形的力学原理,分析了其变形效果与形状记忆合金丝的变形量的关系。介绍了智能变形蒙皮的结构设计,采用聚合物一体化注塑成型工艺,形成全柔性一体化复合结构。最后设计实验,对器件的基本伏安变化特性、压力载荷-变形行为特性和致动时间特性进行了测试,实验结果显示复合结构实现了连续可控变形,具备一定的可承载能力,在25V驱动电压下器件达到最大变形的致动时间为0.15s。     

自适应机翼翼型变形的研究现状及关键技术

自适应机翼具有巨大的应用潜力,是未来飞机设计的必然趋势,已经得到了广泛的关注。分别从自适应变弯度前缘、自适应变弯度后缘以及变厚度机翼三个方面阐述了其变形原理,并对使用的蒙皮、驱动方式、研究方法等进行了归纳总结,指出了未来的发展趋势,提出了自适应机翼亟需解决的关键技术,包括兼具大变形和高承载功能的柔性蒙皮的设计、自适应驱动系统设计、协同控制系统的设计、分布式传感器网络,可为自适应机翼结构的设计与实现途径提供一定的技术参考。     

全动舵面结构形式浅析

本文通过分析国内外主流战机全动舵面的结构形式及其传力路径,总结得出多数飞机采用了厚壁板+梁/墙式结构或厚蒙皮+全高度蜂窝夹芯结构.飞机设计人员应综合评估结构重量、颤振特性、全寿命周期的成本、制造稳定性及制造效率等因素,来选择全动舵面的结构形式.     

用于火箭发动机的凯夫拉纤维和玻璃纤维缠绕复合材料的表征

为了表征当前火箭发动机工业中常用的一些壳体复合材料特性,我们做了大量的工作。本文介绍了工作的结果,并且特别注意到了这样一个事实,即这些纤维缠绕材料是在固化炉中固化的,与“飞机”型在热压釜中固化的铺层方法比较,此方法对材料的力学性能会有影响。本文涉及到的所有试样都是从纤维缠绕的样品中取得的。 本研究的目的是评价和鉴定具有当前水平的表征试验方法:测定纤维取向的作用、试验方法和温度对性能的影响;表征复合材料有限元分析中用的所有正交各向异性弹性常数的特性;建立测预和实测性能间的关系;确定今后努力的方向。 我们对四种材料系统进行了表征,它们是:凯夫拉49、涂复有DC-20松粘剂的凯夫拉49、S-2玻璃和341型S-2玻璃布。环氧系统是“刚性”酸酐双酚A环氧,其杨氏模量为2827MPa。凯夫拉试样的准备工作有一些困难,为了获得合适的样品,不得不采用优于高压水喷射或传统机加的激光切割,但在切割涂复有松粘剂的凯夫拉时仍有问题,因为这种材料的层间强度很低。 板片状和环向缠绕环的拉伸试验给出了相当的数据,而且获得了与纤维取向有关的刚性变化和传统叠层理论二者之间极好的相关性。对用各种剪切方法获得的数据进行了比较,它表明与轴线成10°的叠层较之环向缠绕管状试样,其剪切模量高,但剪切     

多段柔性变体扑翼飞行器设计

多段柔性变体扑翼模仿海鸥翅膀的复杂运动.观察海鸥翅膀的运动周期,设计了包含慢频率扑动、展向折弯、弦向扭转和结构柔性变形的扑翼模型,并应用准定常方法计算气动力,为该扑翼飞行器设计提供依据.在CATIA和3DMAX中设计多段柔性变体扑翼机的三维模型和运动模拟,制作样机进行飞行试验,研究其平飞、爬升、偏航等飞行姿态,结果表明升力和推力与数值计算结果吻合.相较于原有扑翼飞行器,多段柔性变体扑翼飞行器可以慢频率扑动飞行,调整扑翼形状.      

典型飞机壁板结构的抗屈曲优化设计与试验验证

加筋壁板是飞机机身和机翼中常见的典型承力结构,其在轴压和机身弯矩载荷作用下极易发生屈曲失效,严重制约飞行器安全性能与服役周期。飞机结构静强度校核时多采用经验公式进行工程计算,其中加筋壁板结构承载能力的工程计算与机身框结构端部支持系数的选取密切相关。现有飞机型号研制中端部支持系数的选取通常较为保守,结构安全裕度大、质量冗余,阻碍了飞行器轻量化水平的进一步提升。为此,首先基于欧拉长柱失稳理论,建立了基于切缝法的典型飞机壁板结构端部支持系数仿真计算模型;同时深入分析了端部支持系数与加筋壁板结构和支撑框段的耦合作用关系;进一步地,分析了框、长桁等结构特征参数对端部支持系数的影响规律,并分别开展了框、长桁-蒙皮以及框-长桁-蒙皮协同优化的飞机壁板结构抗屈曲设计;最后,基于增材制造缩比样件和轴压屈曲试验,验证了典型壁板结构抗屈曲优化设计方法的有效性。所建立的仿真分析模型和优化设计方法实现了飞机壁板结构抗屈曲性能的有效提升,对进一步提升飞机性能指标具有重要意义。