变体飞机可以根据外界飞行环境实时改变自身气动布局,使其在飞行全过程中保持最优飞行性能,是未来飞机的重要发展方向之一。当变体飞机机翼形状发生变化时,要求蒙皮也随之变形,这对蒙皮的气密性、变形能力和承载能力均是一个重大考验。变形蒙皮技术的发展是推动变体飞机取得实质性突破的关键。变形蒙皮技术要求蒙皮具备足够面外承载能力以承受飞行过程中的气动载荷,同时又需要有一定的面内变形能力以保证机翼形状发生改变。针对当前机翼蒙皮不能满足变形、承载一体化的性能要求这一问题,本文提出基于Miura-Origami结构设计一种新式变形蒙皮的思路。该蒙皮由Miura-Origami结构单元组成,是一种多体系统模型,每个Miura-Origami结构单元均可以发生面内弯曲变形和刚性转动位移。当蒙皮发生大变形时,最终会转化为Miura-Origami单元的面内弯曲变形和刚性转动位移的叠加;而当限制Miura-Origami刚性转动位移时,蒙皮将具有足够的承载能力。本文建立了Miura-Origami铰链多刚体系统理论模型以及Miura-Origami铰链多体系统有限元模型,基于理论模型推导了平面\曲面构型Miura-Origami结构特征边长、结构泊松比、等效结构刚度与Miura-Origami单元几何参数及折叠状态的关系,并且理论分析结果与有限元仿真结果基本吻合,证实了Miura-Origami结构铰链多刚体系统理论模型的合理性。在此基础上,本文基于非周期性Miura-Origami单元建立了非均匀曲率曲面Miura-Origami结构的理论模型,实现对任意单曲率目标曲面Miura-Origami结构的参数化建模,并通过编译ABAQUS Python二次开发建模脚本,实现非均匀曲率曲面Miura-Origami蒙皮结构有限元模型的建立。通过有限元仿真分析了Miura-Origami单元几何参数对Miura-Origami蒙皮力学性能的影响,仿真结果表明,通过调节Miura-Origami单元几何参数可以使Miura-Origami蒙皮结构呈现出理想的各向异性特性,从而使蒙皮兼具面外承载能力与面内变形能力。最后,本文分别对常规蒙皮和Miura-Origami蒙皮机翼进行二维、三维绕流CFD仿真,分析了0.1Ma低速不可压缩流场、0.6Ma高速可压缩流场条件下,MiuraOrigami单元结构尺寸、机翼攻角对机翼翼面压力分布及气动特性的影响。三维机翼绕流仿真结果表明,相比于0.6Ma高速不可压缩流场,0.1Ma低速不可压缩流场下,Miura-Origami蒙皮对机翼气动效益造成的损失较小,约1%左右,也即说明Miura-Origami蒙皮是一种更适用于低速飞行的变形蒙皮。