具有连续机翼表面的伸缩式变形翼研究

发布时间：2021-05-17 01:44

　　近年来,可变构型飞行器在科研领域引起了广泛的关注。可变构型飞行器通过改变飞机的外形来提高飞行器的飞行效率,使其在不同的飞行环境中都能够达到最优的飞行性能。目前,变构形飞行器的变形主要体现在机翼的变形上。本文设计了一种可变翼面积的机翼,能够在变形完成后提高机翼的面积及展弦比,并保证机翼气动外形的连续和完整性。对所设计的变形翼进行了方案及结构设计,完成了运动学、动力学以及气动分析,研制了变形翼的原理样机,并验证了其展开功能。根据飞行器提高升阻比并且保证翼面连续的设计要求,设计并比较了多种展向变形方案与机翼截面变形方案,最终确定了总体设计方案;针对变形过程中蒙皮收拢的特点对蒙皮的分割方法进行了研究,并以内部空间最大为目标确定了最优的分割方案;对变形翼的内部机构进行了方案设计,最后对整套变形翼机构进行了自由度分析,以保证机构原理上的可行性。建立翼面可展开机构的运动学模型,建立其位置、速度和加速度方程;通过推导得出的参考点位置方程与已知的参考点位置,进行机构的尺度综合,给出了优化目标与约束条件,在多组结构尺寸的数值解中确定出一组结构参数;最后将求出的各结构尺寸代入到运动学方程中,用MATLAB对... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究背景与意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景与意义
    1.2 可变形机翼的国内外研究现状
        1.2.1 国外可变面积机翼内部结构研究现状
        1.2.2 国外可变面积机翼外部蒙皮研究现状
        1.2.3 国内可变形机翼研究现状
        1.2.4 国内外在变形翼研究方面的文献综述的简析
    1.3 本课题的主要研究内容
第2章 变形翼整体方案设计与蒙皮分割方法研究
    2.1 引言
    2.2 变形翼的总体方案设计
        2.2.1 展向变形方案的比较
        2.2.2 翼型截面方向变形方案的比较
        2.2.3 总体方案的设计
    2.3 变形翼蒙皮分割方法研究
        2.3.1 蒙皮收拢后不干涉条件判断
        2.3.2 采用CST参数化方法的翼型轮廓曲线拟合
        2.3.3 利用中心差分法计算外侧翼型轮廓上的控制点
        2.3.4 外侧翼型分片位置的确定
    2.4 变形翼机构方案设计
        2.4.1 展向可伸缩机构的方案设计
        2.4.2 主支撑蒙皮展开机构的方案设计
        2.4.3 前/后缘蒙皮展开机构的方案设计
        2.4.4 剪叉联动机构的方案设计
        2.4.5 翼面可展开机构的总体方案设计
    2.5 本章小结
第3章 翼面可展开机构运动学分析与尺度综合
    3.1 引言
    3.2 翼面可展开机构的运动学模型建立
        3.2.1 主支撑蒙皮展开机构运动学模型建立
        3.2.2 剪叉联动机构运动学模型建立
        3.2.3 前/后缘蒙皮展开机构运动模型建立
    3.3 翼面可展开机构尺度综合
    3.4 翼面可展开机构运动学分析
    3.5 本章小结
第4章 翼面可展开机构的动力学分析
    4.1 引言
    4.2 驱动副关节坐标与各构件运动映射关系分析
        4.2.1 主支撑蒙皮展开机构中的运动映射关系分析
        4.2.2 剪叉联动机构中的运动映射关系分析
        4.2.3 前/后缘蒙皮展开机构中的运动映射关系分析
    4.3 翼面可展开单元中各构件的受力情况分析
    4.4 翼面可展开单元动力学方程建立
    4.5 翼面可展开单元的驱动力分析
    4.6 本章小结
第5章 变形翼仿真分析与样机验证
    5.1 引言
    5.2 变形翼结构设计
    5.3 变形翼样机研制及展开功能验证
    5.4 变形翼运动学与动力学仿真分析
        5.4.1 变形翼运动学仿真分析
        5.4.2 变形翼动力学仿真分析
    5.5 变形翼空气动力特性仿真分析
        5.5.1 变形翼低速空气动力特性分析
        5.5.2 变形翼升阻特性对比验证设计
        5.5.3 仿真结果与分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]三维离散曲线曲率挠率的微中心差分算法[J]. 慕生鹏,李红军,李世林.  智能系统学报. 2019(01)
[2]改进CST方法在翼型优化设计中的应用[J]. 高永,朱飞翔,李冰,于方圆,王玉伟.  海军航空工程学院学报. 2017(05)
[3]B747飞机空气动力特性研究[J]. 姜伟华.  山东工业技术. 2016(20)
[4]典型翼型参数化方法的翼型外形控制能力评估[J]. 张德虎,席胜,田鼎.  航空工程进展. 2014(03)
[5]伸缩翼变形机构设计与实验研究[J]. 李智,董二宝,许旻,杨杰.  机械与电子. 2013(07)
[6]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)
[7]形状记忆聚合物复合材料及其在空间可展开结构中的应用[J]. 冷劲松,兰鑫,刘彦菊,杜善义.  宇航学报. 2010(04)
[8]智能变形飞行器的研究与发展[J]. 马洪忠,彭建平,吴维,崔秀敏,张山.  飞航导弹. 2006(05)

博士论文
[1]含复铰可连续变弯度机翼机构设计与优化研究[D]. 李刚.哈尔滨工业大学 2017
[2]模块化空间轴/径向伸缩式轮胎成型鼓导引机构分析与设计[D]. 杨彦东.天津大学 2013

硕士论文
[1]飞行器主翼变体结构设计及控制方法研究[D]. 周本昊.南京航空航天大学 2016
[2]基于参数化模型的大展弦比机翼颤振特性分析[D]. 李峰.中北大学 2015
[3]无人机变形翼的方案设计与仿真分析[D]. 王礼佳.哈尔滨工业大学 2014
[4]可变厚度变体机翼结构及实现方法研究[D]. 宋哲.南京航空航天大学 2012
[5]可变弯度自适应机翼部分关键技术研究[D]. 聂瑞.南京航空航天大学 2010



本文编号：3190824