復(fù)合材料無人機機翼結(jié)構(gòu)的輕量化優(yōu)化研究.pdf

1、在無人機的研發(fā)制造上，機翼是無人機無法缺少的傳力和承力組件，對整機的性能影響及其重要，且其結(jié)構(gòu)質(zhì)量的減重研究是一項重大難題。無人機機翼結(jié)構(gòu)上復(fù)合材料的應(yīng)用，不僅能達到顯著的結(jié)構(gòu)減重效果，還能有效提高無人機機翼結(jié)構(gòu)的整體性能。
　　本文采用單目標驅(qū)動多變量綜合作用的優(yōu)化方法對機翼結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，采用分步式方法對復(fù)合材料機翼部件進行鋪層結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以期達到機翼結(jié)構(gòu)減重及提高機翼整體性能的目標。本文主要的研究工作及成果如下：

2、　?。?）通過對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點、機翼結(jié)構(gòu)形式、機翼設(shè)計原則以及機翼結(jié)構(gòu)外載情況的分析，進行了機翼結(jié)構(gòu)的總體布局、機翼翼型的選取和初始設(shè)計參數(shù)的確立，建立了NACA2412翼型、薄蒙皮、雙翼梁多肋板式機翼結(jié)構(gòu)模型。
　?。?）在ANSYS Workbench的平臺上，采用目標驅(qū)動優(yōu)化設(shè)計方法，對機翼結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，分析了各設(shè)計變量對優(yōu)化目標及機翼性能的影響。結(jié)果表明：初始機翼符合設(shè)計要求，但存在很大的優(yōu)化空間；蒙皮厚度、前

3、后翼梁的寬度及其厚度對機翼結(jié)構(gòu)質(zhì)量和整體性能影響程度較大；優(yōu)化后的機翼相比于優(yōu)化前的設(shè)計方案，機翼結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕了64％，結(jié)構(gòu)效率提高了79%，達到了很好的優(yōu)化效果。
　?。?）采用分步式方法對碳纖維機翼部件進行鋪層結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。采用單因素分析方法對蒙皮夾芯結(jié)構(gòu)的上下面板厚度和蜂窩芯層厚度進行優(yōu)化設(shè)計分析，繼而對蒙皮上下面板的鋪層角度進行優(yōu)化設(shè)計；采用遺傳算法對翼梁和肋板層合板結(jié)構(gòu)的鋪層順序進行優(yōu)化設(shè)計，繼而對翼梁和肋板層合板結(jié)構(gòu)的