可变后掠角机翼结构设计与仿真分析

发布时间：2020-10-10 18:31

　　 变形智能飞行器已成为国内外研究热点,通过智能变形技术,改变飞机外形参数,使飞机在飞行过程中保持最佳飞行参数,进而改善飞机飞行性能。在可变形智能飞行器中常见的变形方式主要有前后缘的变形、机翼的折叠、机翼的扭转和机翼后掠角的改变。其中,可变后掠机翼的变形属于大变形变体飞行器的研究。对于可变形机翼结构中驱动器的位置和数目的优化非常重要。优化驱动器的位置可以使的变形机翼更好的被驱动,提高驱动器的利用率,减少能量的损耗。所以无人机可变后掠翼技术是近年来智能飞行器研究领域非常重要的课题之一。可变后掠翼技术基本设计思想是让机翼前后转动,以改变后掠角大小,使飞机同时兼顾高速和低速飞行的气动要求,扩大飞行速度范围。具体讲,就是当飞机起飞、着陆或需要作低速飞行时,将机翼往前转动,减小后掠角,以提高飞机的低速飞行性能,缩短起落滑跑距离;而当飞机需要作高速飞行时,将机翼往后转动,增大后掠角,以减小飞行阻力,提高飞机的高速飞行性能。由此可见,变后掠翼技术可以解决超音速飞机的高低速矛盾,改善起飞、着陆性能。查阅国内外关于可变形机翼研究现状,发现其变形机翼机构体积较大,重量重,无法直接缩小用在小型无人机上面。本论文研究设计一套单曲柄双摇杆机构,实现小型无人机机翼可以在飞行过程中变形,达到可以在不同飞行速度下获得最佳空气动力,节省燃料提高巡航时间。本文围绕智能变形飞行器中无人机机动结构实现机制与关键技术,设计了一种单曲柄双摇杆机构,实现机制简单、轻便、传动效率高,能够实现在飞行过程中应环境要求改变无人机的后掠角。整个机构的实现通过电机驱动蜗轮蜗杆,再驱动曲柄机构运动,最终改变无人机机翼飞行状态。本文利用三维建模软件Pro/E建立起可变后掠翼机构模型,根据参考尺寸,利用虚拟样机技术ADAMS软件建模,并通过优化设计使得两摇杆转角差减小到0.72°以内;再借助优化尺寸在Pro/E软件里面建立三维模型。通过虚拟样机技术软件ADAMS对模型进行运动学、动力学分析,优化单曲柄双摇杆机构,使机翼同步性得到进一步提高。再通过ADAMS仿真时候关键零件的受力仿真曲线校核杆件强度,验证机构的可行性。最后利用ANSYS软件分析蜂窝结构为六边形蛇形机翼蒙皮结构,为无人机可变后掠翼的实现奠定一定设计基础。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V214.11
【部分图文】：

了 12 架无人驾驶飞机“捕食者”，共打出 115 枚反装甲导弹。它还为战略轰炸机发射了一枚激光制导炸弹，并成功地向攻击目标发射了 525 次，为战争打开了无人机市场[1我国对于无人机研究也有几十年历史，成功研制多款无人机比如代号 T-6、Z-5 和ASN 无人机等[15]。已经成功研制了不同功能类型的无人机，现在已经投入生产并交付空军配备了这些无人机。这些无人机在低空侦查，记录目标位置，引导炮火攻击，环境评估观察，边境安防巡检和民用方面，如航空摄影，灾害情况监测和沿海走私等方面具有巨大意义。我国无人机的一个主要缺点就是无人机载重都不大，难以满足大型任务系统的需求。1.3.2 无人机的主要类型目前，许多国家的海，陆，空军已经普遍装备了无人机，根据军事用途来分类，主要有以下几种：1、靶机(drone aircraft)靶机指用于射击训练当作移动靶子的无人机，主要用于军事射击练习。它主要通过模拟飞机，导弹和其他各种飞机的飞行状态来模拟各种类型的火炮或导弹的目标和射击机会[16]，如图 1-1 所示。

图 1-2 美国“全球鹰”Fig. 1-2 American Global Hawk3、电子对抗无人机（Electronicware UA）电子对抗包含了电子干扰和侦察两种类型。电子侦察主要用于对敌方电子通息收集工作，而电子干扰主要通过电子干扰方式扰乱其信号传输系统。瑞安47 系列无人机属于电子侦察；美国的 Air2 ExJam 无人机属于电子干扰[18]。4、攻击无人机攻击型无人机可以用于打击地面目标和拦截空中目标。该类无人机的特点是带有小型但大威力的精确制导武器、激光武器或反辐射导弹，可以对敌方武指挥设施等重要目标实施攻击， 它还可以在飞行阶段有效拦截战术导弹[19]变后掠翼技术概况1.4.1 国外技术发展现状可变后掠翼飞机的研究始于 1940 年左右，经过几十年的研究，发展壮大，如

图 1-3 变后掠翼飞机的发展Fig. 1-3 Development of Variable Swept Wing Aircraft图 1-4 Me- P-1101 飞机 图 1-5 BellX-5 飞机Fig. 1-4 Me-P-1101 Aircraft Fig. 1-5 BellX-5 Aircraft
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本文编号：2835427