摘要：变体飞行器可根据任务需求,自适应地改变气动布局,从而获得最优的飞行品质。由柔性表皮及蜂窝支撑结构复合而成的柔性蒙皮是实现变体飞行器构型变化的关键结构形式之一。但由于泊松效应的影响,柔性蒙皮在变形中易产生“凹陷”和“鼓包”等面外变形模式。为此,首先研究弹性模量、泊松比、表皮厚度、孔格尺寸、蜂窝构型等对面外变形的影响规律。然后基于孔格填充法,分析填充物与蜂窝壁在粘接良好和未粘接状态下的变形特性。结果表明:柔性蒙皮的面外变形与相关参数并非都呈现出线性变化关系;在蜂窝孔格内填充弹性材料,可抑制柔性蒙皮的面外变形,但填充材料是否与蜂窝壁粘接良好,对柔性表皮面外变形影响较大,在工程设计时,需重点关注。

摘要：本文针对变形蜂窝开展力学建模、结构设计以及有限元验证等研究,应用梁理论推导了可变形蜂窝结构在水平拉力作用下轴向形变量的解析表达式,给出了可变形蜂窝结构的设计参数——蜂窝角的合理取值范围,并与有限元结果进行了对比分析。本文给出了"相同材料实现不同形变量"、"相同蜂窝形状实现不同形变量"和"同样材料同样蜂窝角实现不同形变量"的结构设计方案。结果表明:蜂窝角的设计空间取决于材料弹性极限与弹性模量之间的比值,且解析解与有限元结果具有很好的吻合性,研究成果为可变形蒙皮结构设计提供必要的理论依据和技术支持。

摘要：面向变体飞行器的复合式柔性蒙皮,针对其弹性表皮和蜂窝夹芯连接强度较低的问题,提出了“二步胶接”的连接设计方案,其首先将氨纶纤维布与蜂窝通过环氧树脂结构胶进行胶接,然后将硅橡胶板与氨纶纤维布通过硅橡胶粘接剂进行胶接,并给出了工艺制备方法。最后,分别制备了“二步胶接”实验件和“直接胶接”实验件,并开展了连结强度实验和对比分析,结果表明,“二步胶接”实验件的连接强度是“直接胶接”实验件的5倍,此方案可以为柔性蒙皮的连接设计提供参考。

摘要：为了探索可变形飞行器气动、结构和控制关键技术,在可变后掠角及展长的翼身组合体风洞试验模型系统设计与特性分析方面开展了研究。系统设计包括总体方案设计、近似理论分析与计算流体力学(CFD)数值模拟、结构与控制技术集成;特性分析包括结构特性、控制特性、定常与非定常气动特性的测试及其分析。结果表明:大尺度变形能显著改变飞行器的升力、阻力和升阻比等气动特性,进而使可变形飞行器能适应多种环境和任务,因而在全飞行周期中比传统固定外形飞行器具有更优的性能。

摘要：应用面元法和有限法建立了柔性蒙皮在气动载荷作用下的流固耦合分析方法。数值仿真结果表明:位于变形后缘上表面的柔性蒙皮在气动载荷作用下将被"吸"成鼓包形状,且这个局部变形对翼型后缘部分的压力分布具有很大影响。在此基础上,研究了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形随其弹性模量、厚度和初始预应变的变化规律。可以得出,柔性蒙皮的变形量随着翼型后缘偏角的增加而先增大后减小,并不是随着后缘偏角的增加而增大;增加蒙皮的厚度可以减少柔性蒙皮的最小弹性模量和最小拉伸刚度,但蒙皮的厚度受限于机翼的结构空间;满足Jacobs形变准则的蒙皮最小拉伸刚度随着蒙皮预应变的增加而降低。

摘要：为了提高变体后缘的驱动效率,提出了一种可放大驱动力的索网传动机构。采用梁模型推导了单节点索网/基板弯曲变形的非线性微分方程,给出了基于有限差分法的迭代格式。数值模拟结果表明:索网机构比单索机构具有更高的驱动效率,降低了驱动器的最大驱动力;降低了基板的最大弯矩,且使最大弯矩点后移。最后,设计了单索和索网机构驱动钢板弯曲变形的实验装置,给出了钢板自由端垂直位移和外载关系的实验结果,结果表明当钢板等效偏转角的设计值为10°时,索网机构的最大驱动力比单索机构降低了41%。

摘要：建立了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形分析方法.翼型压力分布计算采用面元法,结构分析采用有限元方法.在此基础上,计算了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形情况以及变形对气动力的影响.数值结果表明:后缘部分的柔性蒙皮在气动载荷作用下被"吸"成鼓包形状;同时,翼型上表面压力在"鼓包"位置出现比较大的变化.采用Jacobs的蒙皮形变准则(蒙皮的最大形变量小于弦长的0.1%),计算和分析了可变形后缘弯度机翼对柔性蒙皮的刚度要求.计算结果表明:对于可变后缘弯度机翼而言,增大蒙皮弯曲刚度和拉伸刚度的比值可以减小蒙皮结构对拉伸刚度的要求.柔性蒙皮的最大形变量是随着其拉伸刚度的降低而增加,但增加的幅度取决于蒙皮弯曲刚度的大小;当蒙皮弯曲刚度大于某个值时,蒙皮的变形量由弯曲刚度来控制,拉伸刚度不在起作用,这对柔性蒙皮的结构设计具有重要的指导意义.

摘要：建立了压电纤维复合材料桨叶的非线性动力学模型。在此基础上,研究了压电纤维铺层对复合材料桨叶固有频率和桨叶扭转运动阻尼特性的影响。计算结果表明:桨叶扭转角变化量随着压电纤维施加电压的增加而增大;当电压为1000 V时,桨尖扭转角变化量大约为2°。压电纤维铺层对桨叶固有频率几乎没有影响,其存在不会改变原设计复合材料桨叶的频率分布。当压电纤维铺设方向与桨叶展向成45°时,其对桨叶扭转方向的阻尼特性有着很大的影响;采用适当的电压控制,可以明显增加扭转方向的阻尼。

摘要：飞机大尺度全局变形过程中存在诸多需要研究的基础问题,为此构建了研究平台并开展了实验研究。基于飞行器机翼"旋转变后掠"与"剪切变后掠"的气动特性计算结果,设计了气动特性相对较优的飞机外翼段大尺度剪切式变后掠方式;研制了基于可控变形结构与连续变形规律的实验模型;进行了风洞实验研究。结果表明:本文研制的剪切式变后掠飞机在蒙皮、结构、驱动、控制等方面满足气动特性研究的需求;其准定常气动特性曲线显示出变后掠的较大气动效益;其非定常气动特性曲线呈现出滞回环,原因可能在于"机翼附加速度效应"和"流场结构迟滞效应"。

摘要：为满足柔性后缘结构空间的限制条件,设计一种用于驱动柔性后缘变形的单索传动机构.建立基板和单索耦合的非线性微分方程,给出了求解方法和具体算例.分析结果表明:所设计的单索传动机构可以实现后缘结构在0°和20°偏角范围内的任意变形,偏转角和驱动力之间以及偏转角和索位移之间均具有较好的线性关系;索施加在各个限位滑轮上的压力随着后缘偏转角的增加而增大,作用在限位滑轮的最大压力仅为输入力的20%左右.所研究的成果可为柔性后缘的驱动结构设计提供一定的理论依据.