柔顺蜂窝蒙皮结构设计与分析

《柔顺蜂窝蒙皮结构设计与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第1章绪论能材料驱动方式从20世纪90年代开始得到重视。图1.4葡萄牙航空科学学院自适应机翼模型[6]葡萄牙航空科学学院航空实验室研制了一种自适应机翼试验模型，机翼模型选用为NACAOO12翼型，采用铝板结构，有240毫米和140毫米跨度两种。机翼表面为在铝支撑结构上的泡沫材料，顶部和底部附近的悬臂板上包括12个压电陶瓷驱动器（38×25x0.2毫米）。驱动器被配置用于给铝板施加力矩。控制信号被送到功率放大器。信号放大推动了压电陶瓷驱动器,衰减翅膀的震动。为了影响到机翼最大应变，压电致动器成对使用

2、，分布在整个机翼上并进行180度的弯曲。使用了三对驱动器。两对致动器靠近机翼前缘的中段，另一对驱动器器上放置在机翼后缘，这种机翼模型已经进行了70m/s的风洞试验。图1.5采用直线驱动器的自适应机翼模型5第1章绪论[7]采用直线驱动器的自适应机翼如上图的模型，将自适应成形系统和桁架式肋骨结构结合起来。机翼有一个前缘和一个后缘稳定以及传递空气动力负荷的肋骨结构。肋骨结构将包括一个桁架和线性驱动器，分布方式显示如图，预期中这种结构能够很好的控制截面。图1.6SMA嵌入翼板的驱动方式[8]德克萨斯农机大

3、学飞行器工程系研发了一种采用SMA丝的自适应机翼模型，由于金属表面需要的驱动力太大，故而选用了塑料作为模型蒙皮的材料，SMA丝的大部分连接在机翼的下表面，并从下表面引出后固结于上表面前缘附近，从实验结果可以看出机翼后缘可实现约1英寸的弯曲。图1.7结合了柔性翼肋的SMA驱动方式6第1章绪论意大利都灵大学航空科学系提出了一种SMA驱动的变后缘机翼结构，该结构由一个多层[9]结构，灵活的肋骨结构以及蒙皮组成，利用形状记忆合金4%的变形可以实现翼肋的21.7度的变形和机翼后缘的40度的弯曲。S.Barb

4、arino的一种结构，翼肋采用柔性连接，下部嵌入SMA（ShapeMemoryAlloy，形状记忆合金）丝，利用SMA的伸缩引发机翼的弯曲。图1.8SMA嵌入翼肋连接方式[10]美国俄亥俄州基础科学研究组利用DMF（动态泡沫）嵌入SMP材料，将其应用到自适应机翼领域，动态泡沫的最大优点是它可以实现400%的变形，缺点是只有单程变形性，变形后恢复性差。图1.9DMF材料【11】【12】国内自适应机翼的研究在近年来也得到了关注，哈尔滨工业大学，西北工业大学,【13】南京航空航天大学等大学和研究机构都对

5、自适应机翼进行了研究。7第1章绪论§1.3内部驱动方式分析1.3.1伺服电机驱动方式分析从以上专利可以看出，无论是液压驱动还是电机驱动都是进行整体蒙皮的驱动变形，而且机械装置很复杂，占用了较大的机翼体积和重量，且需要较大的力来驱动整个机械机构运动，现在可以设想将前/后缘分三或两段驱动，每段沿翼形粘结固定一块肋板，肋板之间用伺服电机控制转动，由于伺服电机响应速度快，精度高，因此能对机翼进行更简单而精确的控制。图4.4即是提出的驱动方案，单边机翼分五处驱动，由于翼根处要产生相对更大程度的变形，因此在靠

6、近翼根处的两块肋板分为三段，采用两个伺服电机分别驱动，靠近翼尖处的两块肋板分两段，采用单个伺服电机驱动。如图4.4所示，这样可以同时实现整个机翼翼弦和翼展方向的连续变形。图1.10伺服电机§1.4智能材料驱动方式分析相对于传统的电机驱动方式，智能材料驱动方式具有其特有的特点，不同的智能驱动材料或者具有体积较小，重量较轻，或者具有推力较大，行程较长的特点，因此这种超精密驱动装置挣成为在微电子制造，航空航天，精密机械制造，光学工程等方面的重要研究方向之一。特别是航空航天方面，迫切的需要一种兼具大推力，

7、长行程，高精度，轻质结构的驱动方式，因此，智能材料驱动方式应用于航空航天领域，特别是智能变形飞行器中，正成为研究学者们致力于的一个重要方向。以下将对不同的智能材料驱动方式做分析与比较，以找到一种最适合智能变形飞行器的驱动材料。8第1章绪论新型智能材料正随着物理，化学，机械等科学技术的紧张而不断被发现和提出，目前主要的研究对象集中在以下几个方面：磁控形状记忆合金、形状记忆合金（SMA）,压电陶瓷材料等方面。下面将分别就这几种智能驱动材料的性能做分析和比较。4.2.1压电陶瓷压电陶瓷在一般意义上来说，

8、有以下的优点：（1）传感性能良好，故而压电陶瓷可以同时作为传感介质和驱动材料使用（2）需要激励的功率小，从而比较节省能量；（3）相较于一般的驱动材料，相应速度更快；（4）从制造工艺方面考虑，压电陶瓷可以做的很薄，从而应用更加灵活。同时压电陶瓷也存在明显的不足，具体来说包括以下几点：（1）在大位移情况下驱动力过小，同时对外在约束力过度敏感，在外力过大时，变形很快减小。（2）应变量一般很小，不超过几十微米，在需要大应变的场合应用受限；（3）在做大变形时需要的激励电压过高。尽管压电陶瓷存