【摘要】：大展弦比機翼構(gòu)型是適用于高空長航時飛機的主要布局形式。機翼是飛機產(chǎn)生升力的主要部件,同時其重量在全機結(jié)構(gòu)重量中占據(jù)較大比重,機翼的性能直接影響飛機整體性能。通過在結(jié)構(gòu)上使用具有可設(shè)計性的復(fù)合材料,可以有效減輕機翼結(jié)構(gòu)重量,并改善機翼性能。為此,本文根據(jù)等效剛度方法,對大展弦比復(fù)合材料機翼的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法進行了研究,全文主要工作如下:1)研究了大展弦比復(fù)合材料機翼的設(shè)計方案,針對其特性確定了計算方法。確定了機翼總體方案,實現(xiàn)了氣動模型和結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)化,根據(jù)經(jīng)驗公式估算了機翼結(jié)構(gòu)重量,研究了氣動載荷在結(jié)構(gòu)上的加載方法,通過Isight軟件搭建了大展弦比機翼氣動結(jié)構(gòu)計算流程模型。2)研究了復(fù)合材料加筋板等效方法應(yīng)用于大展弦比機翼結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性。研究了復(fù)合材料加筋板的等效方法及在有限元模型中的應(yīng)用方法,驗證了等效剛度有限元模型在靜力分析、模態(tài)分析和顫振分析中的精確性,并確認(rèn)使用等效剛度有限元模型能夠提高優(yōu)化計算效率。3)結(jié)合氣動、結(jié)構(gòu)等學(xué)科建立了大展弦比復(fù)合材料機翼結(jié)構(gòu)優(yōu)化平臺,實現(xiàn)了對機翼性能的快速計算,對某大展弦比復(fù)合材料機翼進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使機翼滿足靜力學(xué)、動力學(xué)和氣動彈性約束,減輕結(jié)構(gòu)重量。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V214.11
【圖文】：

圖 1.1 RQ-4“全球鷹”無人機“太陽神”無人機（見圖1.2）作為航空環(huán)境公司為NASA的環(huán)境研究和傳感器技術(shù)（ERAST）計劃研制的一款驗證機，翼展 75 米，重量 90 公斤，巡航速度 30 公里/小時�！疤柹瘛睙o人機采用太陽能作為動力源，使其續(xù)航時間相對于使用傳統(tǒng)燃料的飛行器更長，理論上具有無限續(xù)航能力�！疤柹瘛钡妮p重量和高升阻比設(shè)計使其獲得優(yōu)秀的高空飛行性能，2001 年，它創(chuàng)造了無燃料飛行器飛行海拔高度的世界紀(jì)錄 29524 米�！叭蛴^察者”（見圖 1.3）系列無人機是航空環(huán)境公司為參與美國新一代無人偵察機計劃，用于開發(fā)驗證的產(chǎn)物，其翼展 53.3 米，機身長度 21.3 米，可在 20000 米高的平流層巡航飛行。通過采用液化氫燃料，“全球觀察者”無人機續(xù)航時間可達一周，相對于“全球鷹”其持續(xù)部署能力大大提高。這兩種無人機通過采用新能源技術(shù)，實現(xiàn)了低成本高空長航時飛行，通過搭載各種任務(wù)模塊，有望作為衛(wèi)星的替代者在偵察監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)測和通信中繼等任務(wù)中發(fā)揮作用。

往福島核電站拍攝反應(yīng)堆受損影像，展示了其可執(zhí)行任務(wù)的多樣性。圖 1.1 RQ-4“全球鷹”無人機“太陽神”無人機（見圖1.2）作為航空環(huán)境公司為NASA的環(huán)境研究和傳感器技術(shù)（ERAST）計劃研制的一款驗證機，翼展 75 米，重量 90 公斤，巡航速度 30 公里/小時�！疤柹瘛睙o人機采用太陽能作為動力源，使其續(xù)航時間相對于使用傳統(tǒng)燃料的飛行器更長，理論上具有無限續(xù)航能力�！疤柹瘛钡妮p重量和高升阻比設(shè)計使其獲得優(yōu)秀的高空飛行性能，2001 年，它創(chuàng)造了無燃料飛行器飛行海拔高度的世界紀(jì)錄 29524 米�！叭蛴^察者”（見圖 1.3）系列無人機是航空環(huán)境公司為參與美國新一代無人偵察機計劃，用于開發(fā)驗證的產(chǎn)物，其翼展 53.3 米

圖 1.3 “全球觀察者”無人機中復(fù)合材料的應(yīng)用翼由于其升阻比較大，升力線斜率高[3]，有利于降低飛機燃油消飛行的要求，飛機需要減輕自身結(jié)構(gòu)重量，所以大展弦比機翼但這使得機翼結(jié)構(gòu)的剛度相對不足，機翼翼尖容易發(fā)生較大的且在氣動力作用下機翼會產(chǎn)生很大的彈性變形，使顫振特性發(fā)變形對機翼的顫振速度和顫振頻率的影響高達 50%左右[4]。大題突出[5],在發(fā)生較大變形情況下，機翼翼根處會承受較大彎矩較差[6]。因此要同時滿足氣動彈性要求和穩(wěn)定性需求是大展弦用可根據(jù)需要設(shè)計剛度大小和主方向的復(fù)合材料，是滿足大展徑。指將兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料通過物理或化學(xué)方法組合其組成材料可以在性能上進行互補，所以復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)用的混凝土、玻璃鋼等都屬于復(fù)合材料。20 世紀(jì) 60 年代初，

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6 毛紀(jì)峰;;大展弦比柔性機翼氣動特性分析[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2016年02期

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7 王棟;酈正能;;大展弦比復(fù)合材料機翼樣段結(jié)構(gòu)設(shè)計及試驗方案研究[A];中國復(fù)合材料學(xué)會2004年年會論文集[C];2004年

8 顏虹;楊超;萬志強;;大展弦比復(fù)合材料前掠翼氣動彈性分析與優(yōu)化[A];首屆全國航空航天領(lǐng)域中的力學(xué)問題學(xué)術(shù)研討會論文集（上冊）[C];2004年

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本文編號：2788375