摘要：为了使飞行器在不同飞行状态下均保持良好气动特性,提出了一种可变厚度机翼气动特性优化方法.首先,以NACA0012为设计翼型,采用CST方法将翼型参数化,利用Isight集成XFoil对目标翼型优化,得到优化后翼型参数并进行气动特性分析;其次,基于优化结果,利用Fluent对翼型气动特性进行分析,得到翼型变截面厚度变化前后表面压力分布情况.结果表明,对于NACA0012翼型,在飞行马赫数为0.3、迎角为10°时,变形优化后可以使升阻比提高13.06%.

摘要：安全、稳定、高效是当前飞机机翼设计领域重点关注的问题。机翼是提供升力的主要部件之一,可变形机翼在改善飞机整体性能方面有巨大潜力。以智能材料为代表的新材料的发展对机翼柔性蒙皮、驱动装置、控制技术以及轻量化结构产生了革命性的变革,拓展了手性拓扑结构的应用范围。基于手性拓扑结构、飞机机翼的气动性能分析、先进的制备工艺等技术而设计的变形机翼,可在不同飞行速度、飞行坡度以及周围流场改变其机翼形状,从而提高飞行效率,这是飞机机翼结构设计的前沿领域,也是未来重要的发展方向。本文介绍了手性超结构的设计方法及当前的研究现状,总结阐述了当前国内外基于手性拓扑结构设计的可变形机翼的研究进展,为我国可变形飞机机翼的设计提供参考。

摘要：针对一类滑动蒙皮机翼模型的强非线性、模型不确定性、未知外部干扰以及执行器饱和特性,提出了基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的抗饱和控制方法。通过将变形机翼系统的不确定性视为扩张状态,设计了ESO对扩张状态进行估计;并在控制策略中,对观测出的扩张状态进行实时补偿;利用线性矩阵不等式工具给出了执行器饱和条件下的收敛域。数值仿真结果表明变形机翼系统可以有效克服模型不确定性、未知外部干扰与执行器饱和的影响,完成变形指令。

摘要：研究一种两自由度平面变形机翼的动力学建模与控制问题。采用分析力学Lagrange方法建立了变形机翼多刚体动力学模型,模型考虑了机翼前缘所受到的空气动力载荷和外部弹性蒙皮等因素。由于变形机翼是一个强耦合、冗余驱动的非线性多输入多输出系统,采用伪逆法设计冗余驱动系统的控制分配器,采用动态逆方法实现系统精确线性化及两自由度的解耦控制,并与传统PID方法相结合构成了冗余驱动变形机翼的控制系统。通过ADAMS动力学仿真,对所建立的动力学方程进行了模型验证,并通过Matlab控制系统仿真,测试了系统的控制性能。研究结果表明,将Lagrange方法、伪逆法、动态逆控制、传统PID方法相结合可以有效解决平面两自由度冗余驱动变形机翼的动力学与控制的基本问题。

摘要：为了改善现有机械式变形机翼结构气动效率较低的缺点,以压电纤维复合材料(marco-fiber composite,MFC)为驱动器,碳纤维增强复合材料为承重件,设计了一种可实现机翼后缘连续光滑变形的智能机翼.基于实验通过改变电压大小研究了MFC在直流电载荷下机翼的变形能力,改变交流电及横向激励幅值、频率等参数研究了机翼受气动载荷下的动态特性.结果表明,变形机翼后缘偏转角与驱动电压近似成正比关系,最大偏转角为4.7°,外侧机翼振动幅值均大于内侧机翼,动态稳定性弱于内侧.研究为压电材料驱动变形机翼的结构设计和动态实验研究提供参考.

摘要：对飞翼布局无人机变形机翼和变形机翼传动机构进行了设计,根据设计结果制作验证模型进行风洞实验和外场飞行试验,以此研究伸缩段机翼对飞行器机翼整体气动性能的影响。结果表明:采用变形机翼技术,可以通过实时控制机翼的气动外形保持较高的气动效率,提高飞机在巡航状态下的升力和高速飞行状态下的机动性,满足飞机在各种任务剖面的战术性能要求。

摘要：变形机翼作为变体飞机的重要组成部分,近年来日益受到重视,得到了快速发展。以超声波电动机驱动变形机翼的控制系统为研究对象,设计了包括上位机、协议转换器和基于CANOpen协议的10台超声波电动机驱动控制器在内的控制系统,阐述了通过CANFestival进行基于CAN总线下CANOpen协议的主从站配置;详细介绍了通过STM32单片机发送SDO配置信息方法。

摘要：变形机翼能够根据飞行工况的变化,主动调节自身形状以改善飞行器任务适应性,是未来飞行器设计的研究前沿与热点。阐述国内外机翼中小尺度主动变形技术的研究进展,围绕机翼设计中柔顺变形能力与气动承载能力间冲突,对现阶段变翼型弯度、变厚度和扭转变形机翼中的机械变形结构设计方案进行重点分析探讨。对变形机翼设计中变形蒙皮、轻质高输出驱动系统、协调变形控制系统设计等关键技术的研究瓶颈及技术方案进行阐述分析,探讨变形机翼未来发展方向,为变形机翼设计与工程应用提供技术参考。

摘要：为了模仿鸟类的飞行,利用杆索柔性机构的杆变形特性和柔性索为驱动,采用结构优化方法设计三维展向变形机翼,使其在各种飞行状态下都能保持最优气动性能。本文参考美国国家宇航局(NASA)的超椭圆形变弯度机翼(HECS)模型,进行了柔性机翼的建模,应用空间刚架元和索单元划分网格,采用遗传算法进行其结构优化。在优化过程中考虑了结构的刚性要求,引入了刚度约束条件,并通过实例进行了方法验证分析。优化结果表明:杆索空间结构的变形机翼既能满足展向最大变形要求,又能满足机翼承受外载荷所需的结构刚性要求。此外,通过Matlab和Ansys的结合使本优化求解程序更通用化。

摘要：现代飞行器面临日益复杂的飞行任务,但采用固定外形机翼进行多目标优化设计必然带来机翼性能的折中与权衡,使得飞行器在任何一个设计工况下都很难达到性能最优。变形机翼是解决该问题的有效途径,通过改变外形来适应不同的飞行环境,避免了固定外形机翼在多目标设计中的性能折中与权衡问题。首先,梳理了变形机翼飞行器的发展历程并阐述了各阶段的发展特点,列举了发展至今较为典型的变形机翼飞行器;其次,根据平面形状和翼型剖面是否变化将机翼变形分为平面形状变形、非平面形状变形和翼型剖面变形,介绍了三种变体类型的具体变形方式与实际工程应用;然后,讨论了变形机翼所涉及的气动设计、结构设计、飞行控制等关键技术;最后,总结了变形机翼技术对于现代飞行器设计的重要意义与价值,展望了多学科优化设计在变形机翼中的应用。研究将为变形机翼飞行器的发展提供参考依据。