舵機(jī)作為飛行控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),其性能決定著飛控系統(tǒng)的性能。壓電雙晶片具有質(zhì)量輕、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),非常適合用于微小型飛行器、智能彈藥操縱舵面的作動(dòng)器。但是在很多情況下,壓電雙晶片位移輸出能力不足,需要各種放大機(jī)構(gòu)放大其輸出能力,但這又犧牲了雙晶片的輸出力。針對(duì)這一問題,國(guó)外有學(xué)者提出了PBP(后屈曲預(yù)壓縮)的概念。對(duì)雙晶片采用軸向預(yù)壓的結(jié)構(gòu)形式,利用其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高雙晶片的輸出性能,解決了輸出力與輸出位移的矛盾。本文基于上述原理,通過理論和實(shí)驗(yàn)的方法分析雙晶片的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)其輸出性能的影響。具體的研究?jī)?nèi)容和成果如下:1.利用分析力學(xué)或有限元的方法建立軸向預(yù)壓縮雙晶片的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型。給出不同軸向力與電壓下雙晶片的靜、動(dòng)力學(xué)特性表達(dá)式,分析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)雙晶片輸出性能的影響。2.給出兩種壓電舵機(jī)方案,建立舵機(jī)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型。分析不同軸向力下舵機(jī)的舵偏角-負(fù)載力矩特性、舵機(jī)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng)等。從理論上證明了增大軸向力能夠同時(shí)提高舵機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角與輸出力,在大軸向力下舵機(jī)仍具有較高的帶寬和毫秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間。設(shè)計(jì)并加工出樣機(jī)。3.通過實(shí)驗(yàn)的方法研究雙晶片的靜、動(dòng)力學(xué)特性,證明了增大軸向力能夠顯著地提高雙晶片的位移輸出能力,大軸向力下雙晶片仍具有高帶寬與響應(yīng)快的優(yōu)勢(shì)。4.針對(duì)二維彈道修正系統(tǒng)的舵機(jī)控制方式開展了彈載四通道舵機(jī)的集成設(shè)計(jì)。根據(jù)理論分析的結(jié)果給出預(yù)壓力加載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,分析預(yù)壓力加載機(jī)構(gòu)需滿足的行程、位移分辨率與力的指標(biāo)。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了單通道舵機(jī)的可行性。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V249.1
【部分圖文】：

因此，有必要確定地描述軸向預(yù)壓縮雙晶片的靜、動(dòng)態(tài)特性，包舵面負(fù)載、轉(zhuǎn)軸與舵面慣量及各種復(fù)雜邊界條件等對(duì)雙晶片的輸出性能的就是建立描述雙晶片及此類壓電舵機(jī)在軸向預(yù)壓力、外部電壓、負(fù)載和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型。建立舵機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，分析輸入電壓、軸向舵機(jī)靜、動(dòng)態(tài)特性的影響，給出 PBP 概念在舵機(jī)上的設(shè)計(jì)方案，通過仿確性及設(shè)計(jì)方案的合理性。外研究現(xiàn)狀片在飛行器上的應(yīng)用研究現(xiàn)狀美國(guó)麻省理工學(xué)院航空航天系的 Hall 等人設(shè)計(jì)并制造出一種用于直升襟翼。該設(shè)計(jì)利用柔性鉸鏈將壓電雙晶片連接到控制表面，雙晶片的尾控制面通過柔性鉸鏈連接于機(jī)翼主體。壓電伺服襟翼的結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)試壓電襟翼的頻率響應(yīng)、鉸鏈力矩及位移輸出能力。在度可達(dá) 11.5°，帶寬高達(dá) 100Hz。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，如果對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行適在直升機(jī)葉片 90%跨度位置上將產(chǎn)生大于 5°的襟翼偏轉(zhuǎn)[21]。

自適應(yīng)舵面內(nèi)部結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)原理

圖 1.3 雙晶片驅(qū)動(dòng)的舵面內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 1.4 雙晶片舵機(jī)在旋翼無人機(jī)上的應(yīng)用爾夫特理工大學(xué)航空工程系的 Barrett 將壓電雙晶片用于片的負(fù)載匹配概念。Barrett 設(shè)計(jì)了變截面的雙晶片，雙晶了證明這種新型負(fù)載匹配雙晶片的可行性，Barrett 設(shè)計(jì)并m 的矩形雙晶片，10 個(gè)相同質(zhì)量和長(zhǎng)度，寬度成指數(shù)函數(shù)的結(jié)果可知，矩形雙晶片的根部表現(xiàn)出很大的應(yīng)變峰值，勻。沖擊測(cè)試結(jié)果表明，矩形雙晶片在沖擊加速度 3500g效，而負(fù)載匹配雙晶片可以承受高 8000g 的加速度。Bar 所示，彈頭主要由前置外殼、底座、電源、球形鉸鏈、壓電底座相連，通過雙晶片的彎曲驅(qū)動(dòng)前置外殼繞球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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2 周玉華;周長(zhǎng)省;陳雄;;壓電舵翼動(dòng)力學(xué)模型研究[J];彈道學(xué)報(bào);2014年04期

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本文編號(hào)：2828692