基于柔性结构的变弯度机翼后缘结构设计

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变弯度机翼是变体飞机的实现关键技术之一,机翼弯度的变化可以带来增加飞机操控性、缩短起降距离、改善升阻比、增加航程、减小能耗等优点。目前,在传统民航客机中使用襟翼、副翼达到改变机翼弯度的目的,但传统结构的变形不连续以及质量较大,所以本文提出一种基于柔性结构的变弯度机翼后缘的结构设计方案并对其变形性能展开研究分析。本文针对柔性结构在变弯度机翼中的应用,基于实现变弯度机翼变形的目的,提出一种基于鱼骨柔性结构的变弯度机翼后缘设计方案,应用零泊松比鱼骨柔性结构作为实现弯度变形结构中,使用智能驱动器气动肌肉做驱动,大柔度硅橡胶材料做蒙皮,联合三者完成机翼总体结构设计。应用基于几何非线性的链式梁约束模型对柔性结构的变形能力进行预测分析,分析大变形情况下结构刚度特性的变化对结构设计的影响,对机翼中的柔性结构部分的多尺度尺寸优化设计。基于有限元分析技术对集成模型进行仿真模拟,引入非线性驱动器气动肌肉作为驱动装置,对其非线性输出特性在有限元软件中进行仿真还原,配合鱼骨柔性结构与大柔度蒙皮模型建立变弯度机翼的集成样段的有限元模型。对不同驱动力、驱动气压下的机翼的弯度变形进行仿真分析,与链式梁约束模型的变形计算结果进行对比,分析误差,修正链式梁约束模型刚度参数。制造变弯度机翼集成试验样段进行变形验证试验,制造鱼骨柔性结构翼肋、配合气动肌肉以及大柔度蒙皮三部分,装配成变弯度机翼翼肋样段并建立验证试验装置,进行变弯度机翼的无外载变形试验、承载变形试验、重复变形试验。验证其变弯度机翼模型的变形能力、承载变形能力、重复变形精度。与仿真分析变形结果进行对比,分析误差原因与试验变形不足,提出解决改良方法并进行应用,完善变弯度机翼后缘结构设计。
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