轻型无人机复合材料机翼设计分析与验证

基于轻型无人机复合材料的机翼,在选定机翼构件布局、材料和构型,建立机翼结构有限元模型的基础上,计算分析了机翼的静强度、应力分布,并对其进行试验验证。该方法对中小型复合材料无人机结构设计和静强度试验具有一定的参考价值。     

大展弦比弹性机翼梁腹板厚度优化设计

在设计机翼时,要求机翼不仅要具有足够的强度,而且还应具有足够的刚度,以保证其满足气动特性要求及其他要求。翼梁腹板厚度设计对机翼强度和刚度影响很大。所以,如何设计翼梁腹板厚度的展向分布,使机翼满足强度要求和刚度要求,是一个非常有意义的问题。本文针对某无人机机翼结构,研究了满足静强度要求、气动特性要求和副翼操纵效率要求的弹性机翼腹板厚度展向分布的设计方法。首先,根据无人机机翼气动特性设计要求设计机翼的刚度大小沿展向分布;然后,根据展向机翼刚度展向分布设计机翼腹板厚度分布;最后,分析该无人机在给定设计飞行状态下的强度和副翼操纵效率,并对其进行优化。     

十公斤级固定翼无人机全碳纤维机翼设计与应力分析

根据轻型固定翼无人机性能要求,设计了一款最大起飞结构质量为10 kg、质量轻、强度高、刚度高的固定翼无人机全碳纤维机翼;基于气动性能分析和结构几何设计,建立了机翼结构的三维模型;采用"封闭矩形截面缘条"盒式梁结构,增大了机翼的扭转刚度;建立了机翼结构有限元模型,采用最大应力强度准则,对机翼结构的强度、刚度、稳定性进行了校核。对蒙皮碳纤维铺层结构进行了优化。结果表明,结构应力集中区域位于翼梁根部螺栓孔区域,该区域应力水平决定了结构的初始强度;机翼大梁上缘条根部和附近的蒙皮易发生屈曲;优化后蒙皮减重121.6 g,占机翼初始结构质量的11.94%。     

基于模型管理框架的机翼结构多目标优化设计

采用演化算法对某高空长航时无人机机翼结构进行多目标优化设计时,由于需要大量的演化迭代和很多次的有限元分析计算,使演化算法相当耗时.为了提高效率,采用模型管理框架对该机翼结构进行多目标优化设计.采用模型管理框架可以建立满足精度要求的目标及约束的近似模型,使演化算法不仅避免了大量的有限元分析计算,而且获得了满意的该高空长航时无人机机翼结构的多目标优化设计结果.     

充气结构机翼的设计和试验研究

为了减少无人机的结构重量,提高雷达隐身能力,充气结构机翼无人机是一种很有发展潜力的飞行器。首先讨论了一种充气机翼的设计方案与加工方法及对应的性能实验,其次着重介绍了充气机翼的翼型生成方法,最后通过实验与试飞论证了充气机翼在飞行中的可行性。     

剥蚀对飞机机翼上蒙皮疲劳寿命的影响分析

剥蚀是影响老龄飞机机翼结构完整性的重要因素之一.文中基于材料的初始不连续状态(initial discontinuity state, IDS),建立了评估剥蚀对机翼上蒙皮疲劳寿命影响的模型,然后利用AFGROW计算了在以压应力为主导的等幅载荷谱作用下,机翼蒙皮针对不同腐蚀损伤程度时的疲劳寿命.还研究了多腐蚀损伤对机翼蒙皮疲劳寿命的影响,结果表明,相对于单腐蚀损伤,多腐蚀损伤大大降低结构的疲劳寿命,但其对剥蚀程度不敏感.与试验结果比较表明,该模型预测结果精确,方法可靠.     

A型飞机机翼主梁结构的使用寿命研究

确定A型飞机机翼主梁结构的使用寿命，是保证A型飞机使用安全的关系。通过对全机第一关键危险部位-机翼主梁下凸缘第2螺栓孔部位的寿命估算、模拟件疲劳对比试验、模拟件耐久性试验，全机疲劳试验，经过综合分析研究，得到A型飞机机翼主梁结构的使用寿命满足3000飞行小时的结合。这一结论为全机使用寿命的确定奠定了基础。而全机使用寿命的确定是A型飞机生产定型的重要依据，也是对现役A型飞机进行维护及大修的重要依据。     

模块化可重构无人机机翼结构优化方法研究

模块化可重构无人机设计工况复杂、约束多样,需要根据不同设计思想的特点研究适用的优化方法才能得到最优方案。本文开展针对多模型的同步优化方法研究,给出不同构型机翼翼根弯矩约束方法,提出多构型机翼结构前后梁弯矩比例约束下的同步优化技术,并以某模块化可重构无人机机翼为对象进行应用验证。结果表明：与文献中模块化机翼优化结果相比,本文多构型机翼结构同步优化方法在解决整机翼更换的模块化可重构机翼结构优化问题时具有很高的适用性和收敛性,以及广阔的工程推广价值。     

飞机结构腐蚀与使用寿命研究

通过对已在外场使用停放24年的某飞机机翼的有限元分析和全尺寸疲劳试验,得出腐蚀和腐蚀疲劳对该飞机结构使用寿命的影响及该机疲劳承载能力,定量分析了腐蚀环境对飞机结构及使用寿命的影响。     

基于ANSYS的机翼动力学分析

针对无人机在挂载导弹飞行和发射导弹时,无人机机翼由于受到多种载荷影响所产生的应力应变,应用ANSYS软件动力学分析,计算模拟了机翼在受到多种载荷影响时所产生的应力分布和应变量。分析结果表明,由于外挂物重量和机翼周围气动流场的影响,机翼会产生不同程度的颤振和扭转,其研究结果对合理设计机翼结构具有一定的参考意义。     

某机翼疲劳寿命估算

对整个机翼进行了有限元分析,危险孔周围的细节分析使用精确的三维元,计算中考虑了复杂载荷历程,选取了几个飞行姿态。机翼危险部位寿命估算结果与疲劳试验一致。     

单传力承力结构疲劳全寿命分析

根据某歼击教练机疲劳定寿要求，从工程角度对机翼主梁根部疲劳危险孔进行全寿命分析。     

高机动无人机机体结构疲劳寿命分析方法研究

高机动无人机具有过载大、机动多变的特性,其过载可以远超出现代有人战斗机的最大过载水平,应根据无人机的用途及需求选取可靠的疲劳分析方法。为满足无人机高可靠度下的使用寿命,并具有良好的经济性,本文对无人机与有人战斗机在结构、使用方式、可靠性等方面进行比较分析,并从无人机机体材料、受载情况及载荷特点出发,利用高机动无人机不同安全系数下的结构疲劳试验寿命研究结果,总结出高机动无人机结构裂纹扩展寿命的特点和结构破坏模式,给出了满足高机动无人机使用条件下的结构寿命分析方法。     

复合式垂直起降固定翼无人机旋翼和机翼的干扰分析

复合式垂直起降固定翼无人机是一种兼具多旋翼无人机和固定翼无人机性能的复合式无人机,其创新之处在于阐明了旋翼安装位置对无人机整体性能的影响。针对该类无人机旋翼与机翼之间的相互气动作用比较复杂的问题,本文采用实验和流体仿真两种方法对其气动特性进行分析,初步确定了旋翼的安装方式,并结合无人机的平飞状态进一步确定了旋翼的安装距离。实验及数值模拟结果表明,无人机的旋翼安装在机翼下方比安装在机翼上方效率要高,且旋翼与机翼之间的安装距离对旋翼的升力和无人机的平飞续航性能都有一定影响。     

某螺旋桨长航时无人机气动力改进设计与分析

针对螺旋桨长航时无人机的使用设计要求,从现有单段翼型出发进行了高升力两段翼型设计。结合某型螺旋桨长航时无人机,对采用两段翼型机翼的翼身组合体数模进行了气动力特性分析。计算结果表明,所设计的两段机翼可以产生比单段机翼更大的可用升力和更高的续航因子,说明该设计思想是可行的。     

整体式玻璃钢无人机机翼的研制

通过对整体机翼结构、材料的分析,获得了较为完善的整体玻璃钢机翼的制造方案,并成功应用于某型无人机上。     

基于有限元法的机翼安全性评价的研究

运用有限元方法及大型有限元软件包Ansys，提出利用三个指标定量评价机翼的安全性，即应力位移的条件、关键点的安全系数、机翼载荷失效过程稳定安全度。并通过空客A320实例验证这种做法的有效性。计算结果表明，机翼总体上满足安全稳定要求，机翼发生失效的最危险的部位是机翼的根部，在循环疲劳载荷作用下，应注意机翼的根部及机翼的关键点上。     

基于参数化有限元方法的机翼重量预测

为飞机总体设计阶段提供一种快速而较精确的机翼重量预测方法。该方法是将参数化几何建模和参数化有限元建模方法相结合,快速地建立机翼结构有限元模型。通过应用CATIA二次开发技术,实现机翼结构布置模型的自动生成;通过运用PATRAN的PCL语言,实现结构有限元模型的自动生成;通过应用优化方法,确定出结构尺寸,进而计算出机翼重量。算例表明,本方法可快速地分析不同结构布置方案和不同材料方案的机翼重量,适用于飞机总体方案设计阶段机翼重量计算。     

大展弦比机翼试验随动加载系统研究

在飞机结构试验中,通常会遇到试验加载点随试验件变形而移动变化的问题,尤其是机翼大变形会导致加载点与翼面不垂直的问题。开发一种适用于全复合材料机翼试验的随动加载系统,该系统引入有限元分析方法将机翼变形划分成N个特征飞行点,采用飞行点随动加载来保证各级加载点与翼面的垂直度,实现垂直跟随加载;应用该加载系统进行大展弦比的机翼静力试验。结果表明:运用该加载系统可顺利实现该无人机机翼试验,且加载过程平稳,试验件无抖动,变形均匀,应变数据符合试验要求,可以为类似加载系统提供设计依据。     

梁式机翼的控制寿命设计与验证

应用“替损件”的设计思想来控制梁式机翼的疲劳寿命,并在××机翼主梁的寿命试验和全机组合疲劳试验中得到验证,得出十分满意的结果,为梁式机翼结构实现长寿命高可靠性的目标,提供一条成功的途径。