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智能变形机翼已然成为当今国际研究的热门课题之一,而智能扭转机翼作为其中一个重要的分支,国外也已完成了大量的工作,而国内对于智能扭转机翼的研究较少,还没有人能够提出一种较为可行的智能扭转机翼结构,本文力求在此方面展开突破,提出了以压电纤维复合材料作为驱动器、以负泊松比蜂窝作为气动荷载支撑结构、配以柔性蒙皮保持其气动外形的智能扭转机翼结构。椭圆翼型具有相同的前后缘曲率半径,有别于常规翼型。本文设计了一种最大相对厚度为10.74%和最大弯度为1.59%均在50%弦长处的椭圆翼型,对其进行低速气动特性分析,设定雷诺数为420000,得到其升阻力特性,对比常用翼型可知,同样的攻角下此椭圆翼型的升力系数较小、阻力系数较大。第二部分内容是智能扭转机翼骨架结构的设计,并采用8片压电纤维复合材料按照顺序分别粘贴于骨架结构中间的支撑板上,这样便得到了压电纤维复合材料智能结构,对其扭转能力进行了试验测定。得知其在1500V的最大操作电压下的最大扭转角度约为9.3°。第三部分内容则是针对负泊松比蜂窝结构展开,取其胞元进行面内变形理论分析,得到了胞元几何参数与蜂窝力学性能之间的关系。设定泊松比为-1进行蜂窝的制备,采用芳纶纸和环氧树脂作为原材料,所制作的芳纶纸-环氧树脂层合薄膜的弹性模量约为978.61MPa,拉伸强度为28.93MPa,试验得到的蜂窝泊松比为-0.9551,与设计值-1相差4.49%,并由平压试验得到其平压强度为0.424MPa,完全可以满足翼型低速气动特性压强分布的要求。最后一部分内容是将压电纤维复合材料(MFC)智能结构、负泊松比蜂窝结构以及柔性蒙皮进行集成得到智能扭转机翼。设定柔性蒙皮弹性模量很小,对于扭转机翼的扭转动作不产生阻滞效应。理想柔性蒙皮情况下可扭转机翼的最大扭转角可以达到约8.9°,增加MFC组可以实现可扭转机翼扭转角度的累加,且在远离约束端的情况下,每增加一组MFC,机翼扭转角增加约为2.2°。然后以聚乙烯(PE)膜作为柔性蒙皮制作智能扭转机翼,可扭转机翼最大扭转角度达到3.5°,PE膜可以满足一定的变形需求。