無(wú)人直升機(jī)輕質(zhì)機(jī)身結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)研究.pdf

1、現(xiàn)代無(wú)人直升機(jī)作戰(zhàn)效能的發(fā)揮，很大程度上依賴(lài)于其平臺(tái)性能，而持續(xù)的戰(zhàn)場(chǎng)感知能力對(duì)機(jī)身攜帶的燃油量和機(jī)體重量提出了更高的要求。結(jié)構(gòu)重量通常在整機(jī)重量中占比很大，可達(dá)到整機(jī)空重的三分之一，其中機(jī)身結(jié)構(gòu)是降低整機(jī)空重的重要設(shè)計(jì)對(duì)象。
　　傳統(tǒng)直升機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)由于材料和設(shè)計(jì)方法上的限制，通常重量偏大，結(jié)構(gòu)冗余過(guò)多，重量效率不高，無(wú)法攜帶更多燃油。隨著復(fù)合材料工業(yè)的迅猛發(fā)展，以及相關(guān)工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的逐漸積累，隨著尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化等一

2、系列優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的出現(xiàn)，高重量效率的輕質(zhì)機(jī)身結(jié)構(gòu)方案在設(shè)計(jì)過(guò)程中逐漸得以實(shí)現(xiàn)。
　　本文在參考多種無(wú)人直升機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，首先根據(jù)無(wú)人直升機(jī)總體布置設(shè)計(jì)要求，結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，得出主體結(jié)構(gòu)最優(yōu)傳力路徑，形成初始的機(jī)身結(jié)構(gòu)方案。然后通過(guò)ANSYS軟件對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模分析，校核其強(qiáng)度和剛度，進(jìn)行初始機(jī)身結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)完善，得到滿足強(qiáng)度剛度要求的機(jī)身結(jié)構(gòu)可行方案。最后采用基于響應(yīng)面的優(yōu)化方法對(duì)復(fù)合材料方案進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)

3、化設(shè)計(jì)分析，形成了完整的拓?fù)浣?結(jié)構(gòu)分析-參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。通過(guò)這一系列建模分析優(yōu)化，最終得出了滿足重量效率指標(biāo)的輕質(zhì)機(jī)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
　　本文結(jié)合機(jī)身結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)研究，詳細(xì)討論了兩類(lèi)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，具體包括三個(gè)方面：（1）通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化給出中機(jī)身核心承力設(shè)計(jì)域的最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式；（2）根據(jù)Puck失效準(zhǔn)則給出復(fù)合材料鋪層中相鄰層夾角過(guò)大可能導(dǎo)致的失效形式；（3）基于響應(yīng)面優(yōu)化（RSM）結(jié)果，得到機(jī)身分段結(jié)構(gòu)的承力特征，并給出相應(yīng)