面向变体飞行器应用的双压电叠堆驱动电静液作动器的研究
发布时间：2021-01-03 11:45
智能材料驱动的电静液作动器具有结构紧凑、重量轻、输出力大等优点,在变体飞行器、分布式机载液压系统等领域有广泛的应用前景及重要的研究价值。本文面向变体飞行器驱动装置轻质、紧凑的应用需求,在调研国内外关于变体作动研究的基础上,提出并研制了双压电叠堆复合驱动的电静液作动器,对其进行理论建模分析与实验研究,并以此为基础设计了变体飞行器的数字样机,对该作动器应用于变体飞行器驱动的可行性进行分析与验证。首先,根据压电叠堆的输出特性及嵌套结构的原理设计了轻质、紧凑型双压电叠堆复合驱动电-机执行器,并在国内外智能材料驱动泵配流阀研究基础上,提出无阀型配流双压电叠堆驱动泵及其电静液作动器设计方案。考虑到便于开展无阀配流特性的全面研究,其无阀锥形管尺寸可随研究需求改变;其次,双压电叠堆复合驱动电-机执行器作为作动器的动力元件,其电-机转换输出性能直接决定作动器流量的大小与精度,因此对其滞环及输出特性进行仿真与实验研究。基于非对称Maxwell模型及系统动力学方程建立电-机转换的率相关迟滞模型,仿真模型可较准确的描述执行器输出位移;对执行器的输出性能进行实验,结果表明在叠堆轴向尺寸最大为20mm时,输入电压...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
可变弦长机翼结构
压缸高低压侧压差为 6.9MPa 时，泵最大输出功率可达 180W。实验结果显示，磁致伸缩泵的输出足以使机翼在 30s 内从 2.74m 伸长到 3.66m，展弦比从 3.5 增加到 7。(a)变展弦比结构原理图 (b)机翼驱动部分结构图图 1.2 可变展弦比机翼结构2007 年，美国洛克希德 马丁公司（Lockheed Martin Corporation）的 Derek R. Bye[12]在 变体飞行器结构（MAS） 计划的支持下，提出了一种 Z 型折叠翼方案，如图 1.3 所示。其各段机翼结构可在一定角度相对转动，高速飞行时机翼折叠成 Zò字形，低速平飞时机翼全部展开。该飞行器机翼可以折叠 130°，展开状态与折叠状态相比，有效后掠角减小 30°，机翼面积增大180％，机翼展长增加 70％，升阻比增加 52％。在此项目研究过程中提出了两种与智能材料相关的技术，分别是 SMP 组成的智能柔性无缝蒙皮及用于机翼前缘产生变形的压电驱动器。翼根翼根展开前展开后液压缸（4个）连杆机构组成的骨架电源控制器电磁阀蓄能器磁致伸缩泵驱动放大器Mainfold
(a)可变弯度机翼原理图 图 1.4 多压电驱2018 年，法国图卢兹大学的 G Jodin 等人驱动结构及蒙皮进研究。如图 1.5 所示，机翼由的拉力牵引下绕铰链转动一定角度，文中通过合金丝丝的固定位置。研究发现，铰链两侧均使另一侧使用弹簧的驱动效果更好，质量更轻。(a) 机翼剖面三维图 (图 1.5 形状记忆合国外对于智能材料驱动的智能可变形飞行度机翼、可变翼型厚度机翼、可变弦长机翼、伸
【参考文献】：
期刊论文
[1]压电叠堆执行器迟滞非线性建模与分析[J]. 郭亚子,朱玉川. 压电与声光. 2017(04)
[2]神经网络分数阶PIμDλ在压电叠堆控制中的应用[J]. 李新波,付云博,姜良旭,杜娟,石要武,杨志刚. 光学精密工程. 2015(12)
[3]超磁致伸缩电静液作动器的试验研究与特性分析[J]. 杨旭磊,朱玉川,纪良,费尚书,郭亚子. 航空学报. 2016(09)
[4]伺服阀用液压放大式GMA的设计及建模[J]. 杨朝舒,何忠波,李冬伟,崔旭,薛光明. 压电与声光. 2014(06)
[5]智能材料和结构在变体飞行器上的应用现状与前景展望[J]. 冷劲松,孙健,刘彦菊. 航空学报. 2014(01)
[6]压电驱动器的非对称迟滞模型[J]. 裘进浩,陈海荣,陈远晟,杜建周. 纳米技术与精密工程. 2012(03)
[7]基于位移放大机构新方案的高速开关阀GMM式驱动器研究[J]. 尹子栋,陶华,孙中雷. 机械科学与技术. 2012(01)
[8]后缘小翼型智能旋翼桨叶模型设计分析与试验研究[J]. 张柱,黄文俊,杨卫东. 南京航空航天大学学报. 2011(03)
[9]折叠机翼变体飞机纵向操纵性与稳定性研究[J]. 金鼎,张炜,艾俊强. 飞行力学. 2011(01)
[10]变体飞行器及其变形驱动技术[J]. 朱华,刘卫东,赵淳生. 机械制造与自动化. 2010(02)
硕士论文
[1]圆柱转阀配流的磁致伸缩电静液作动器的研究[D]. 费尚书.南京航空航天大学 2017
[2]压电叠堆驱动电静液作动器实验与模型研究[D]. 郭亚子.南京航空航天大学 2017
[3]超磁致伸缩液压泵驱动器设计及其在折叠机翼变体飞行器中的应用[D]. 高洪亮.哈尔滨工业大学 2015
[4]喷嘴挡板阀用位移放大型超磁致伸缩执行器的研究[D]. 蒋鑫.南京航空航天大学 2014
[5]非对称锥形管无阀压电泵的研究[D]. 冯丽娜.浙江师范大学 2013
[6]伸缩式可变体机翼的有限元分析及其液压系统设计[D]. 贾鹏.北京工业大学 2013
[7]结构振动控制中超磁致伸缩执行器的系统建模与控制[D]. 叶芳.哈尔滨工业大学 2009
[8]飞机自适应机翼的驱动机构研究[D]. 李飞.南京航空航天大学 2009
[9]膜式液压放大阀和同心阀压电泵研究[D]. 赵建林.吉林大学 2007
[10]收缩管/扩张管型无阀压电泵的研究[D]. 袁又春.南京航空航天大学 2006
本文编号：2954926
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
可变弦长机翼结构
压缸高低压侧压差为 6.9MPa 时，泵最大输出功率可达 180W。实验结果显示，磁致伸缩泵的输出足以使机翼在 30s 内从 2.74m 伸长到 3.66m，展弦比从 3.5 增加到 7。(a)变展弦比结构原理图 (b)机翼驱动部分结构图图 1.2 可变展弦比机翼结构2007 年，美国洛克希德 马丁公司（Lockheed Martin Corporation）的 Derek R. Bye[12]在 变体飞行器结构（MAS） 计划的支持下，提出了一种 Z 型折叠翼方案，如图 1.3 所示。其各段机翼结构可在一定角度相对转动，高速飞行时机翼折叠成 Zò字形，低速平飞时机翼全部展开。该飞行器机翼可以折叠 130°，展开状态与折叠状态相比，有效后掠角减小 30°，机翼面积增大180％，机翼展长增加 70％，升阻比增加 52％。在此项目研究过程中提出了两种与智能材料相关的技术，分别是 SMP 组成的智能柔性无缝蒙皮及用于机翼前缘产生变形的压电驱动器。翼根翼根展开前展开后液压缸（4个）连杆机构组成的骨架电源控制器电磁阀蓄能器磁致伸缩泵驱动放大器Mainfold
(a)可变弯度机翼原理图 图 1.4 多压电驱2018 年，法国图卢兹大学的 G Jodin 等人驱动结构及蒙皮进研究。如图 1.5 所示，机翼由的拉力牵引下绕铰链转动一定角度，文中通过合金丝丝的固定位置。研究发现，铰链两侧均使另一侧使用弹簧的驱动效果更好，质量更轻。(a) 机翼剖面三维图 (图 1.5 形状记忆合国外对于智能材料驱动的智能可变形飞行度机翼、可变翼型厚度机翼、可变弦长机翼、伸
【参考文献】：
期刊论文
[1]压电叠堆执行器迟滞非线性建模与分析[J]. 郭亚子,朱玉川. 压电与声光. 2017(04)
[2]神经网络分数阶PIμDλ在压电叠堆控制中的应用[J]. 李新波,付云博,姜良旭,杜娟,石要武,杨志刚. 光学精密工程. 2015(12)
[3]超磁致伸缩电静液作动器的试验研究与特性分析[J]. 杨旭磊,朱玉川,纪良,费尚书,郭亚子. 航空学报. 2016(09)
[4]伺服阀用液压放大式GMA的设计及建模[J]. 杨朝舒,何忠波,李冬伟,崔旭,薛光明. 压电与声光. 2014(06)
[5]智能材料和结构在变体飞行器上的应用现状与前景展望[J]. 冷劲松,孙健,刘彦菊. 航空学报. 2014(01)
[6]压电驱动器的非对称迟滞模型[J]. 裘进浩,陈海荣,陈远晟,杜建周. 纳米技术与精密工程. 2012(03)
[7]基于位移放大机构新方案的高速开关阀GMM式驱动器研究[J]. 尹子栋,陶华,孙中雷. 机械科学与技术. 2012(01)
[8]后缘小翼型智能旋翼桨叶模型设计分析与试验研究[J]. 张柱,黄文俊,杨卫东. 南京航空航天大学学报. 2011(03)
[9]折叠机翼变体飞机纵向操纵性与稳定性研究[J]. 金鼎,张炜,艾俊强. 飞行力学. 2011(01)
[10]变体飞行器及其变形驱动技术[J]. 朱华,刘卫东,赵淳生. 机械制造与自动化. 2010(02)
硕士论文
[1]圆柱转阀配流的磁致伸缩电静液作动器的研究[D]. 费尚书.南京航空航天大学 2017
[2]压电叠堆驱动电静液作动器实验与模型研究[D]. 郭亚子.南京航空航天大学 2017
[3]超磁致伸缩液压泵驱动器设计及其在折叠机翼变体飞行器中的应用[D]. 高洪亮.哈尔滨工业大学 2015
[4]喷嘴挡板阀用位移放大型超磁致伸缩执行器的研究[D]. 蒋鑫.南京航空航天大学 2014
[5]非对称锥形管无阀压电泵的研究[D]. 冯丽娜.浙江师范大学 2013
[6]伸缩式可变体机翼的有限元分析及其液压系统设计[D]. 贾鹏.北京工业大学 2013
[7]结构振动控制中超磁致伸缩执行器的系统建模与控制[D]. 叶芳.哈尔滨工业大学 2009
[8]飞机自适应机翼的驱动机构研究[D]. 李飞.南京航空航天大学 2009
[9]膜式液压放大阀和同心阀压电泵研究[D]. 赵建林.吉林大学 2007
[10]收缩管/扩张管型无阀压电泵的研究[D]. 袁又春.南京航空航天大学 2006
本文编号：2954926
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