大展弦比無人機機翼預變形研究.pdf

1、 學校代碼：10406 分類號： V211.4 學號： 100082501001 南昌航空大學 南昌航空大學 碩 士 學 位 論 文 （學位研究生） 大展弦比無人機機翼 大展弦比無人機機翼 預變形研究 預變形研究 碩 士 研 究 生：徐江鋒 導 師：王 云 教授 申請學位級別：碩 士 學 科、專 業(yè)：飛行器設計 所 在 單 位：飛行

2、器工程學院 答 辯 日 期：2013 年 6 月 授予學位單位：南昌航空大學 I 摘要 近年來隨著電子信息技術的發(fā)展，無人機技術獲得了飛速的發(fā)展，尤其在軍事領域更是直接影響了未來戰(zhàn)爭的進行模式，各國正爭相發(fā)展無人機技術以保證自己在未來戰(zhàn)爭中能夠占得先機。作為無人機家族中的重要一支，長航時無人機因其重要的戰(zhàn)略作用一直受到各國的高度重視。為延長無人機的航行時間，長航時無人機設計時往往采用大展弦比機翼。雖然大展弦比機翼能通過減小誘導阻力的方式

3、有效提高機翼的升阻比，但由于其一般柔性較大，在氣動載荷作用下會產(chǎn)生顯著的變形，并且由于復合材料在無人機上的大量使用，大大加劇了此類變形，對飛機氣動性能的影響也更加嚴重。本文針對大展弦比機翼的特點，建立了一個復合材料柔性機翼的三維簡化模型。使用 CFX 流體計算軟件對基于剛性假定的該機翼模型進行了氣動特性的數(shù)值計算和分析，并對結構非線性的機翼模型進行了流固耦合計算。針對復合材料蒙皮的氣動載荷和受力變形情況，應用力學相關理論進行了對比驗證，

4、 其結果表明有限元計算軟件 ANSYS 能夠準確地計算復合材料機翼的應力、應變和變形值。為消除機翼氣動彈性變形對飛機性能的影響，將焊接結構和大型工程結構設計中常用的反設計思想應用到機翼的外形結構設計中，將機翼受力變形后的變形值反號累加到原機翼上，并將機翼的剛心軸線作為確定預變形機翼結構外形的重要依據(jù)。首先使用有限元計算軟件確定機翼剖面剛心點的位置并應用理論計算方法驗證了軟件計算的準確性，再通過流固耦合計算得到這些剛心點在機翼受力變形后的

5、位移值，建立位移坐標系并使用最小二乘法進行曲線擬合，得到了預變形機翼的剛心軸線函數(shù)并以此建立了預變形機翼的三維模型。針對預變形機翼進行了相應的流固耦合計算，對比了預變形機翼在受力變形后其剛心軸線與理想剛性機翼的剛心軸線的吻合程度，并對預變形機翼在不同速度和攻角下的氣動特性進行了數(shù)值計算和分析。在最后的展望中本文分析了該方法的優(yōu)點和不足，并提出了一種基于預變形設計方法的機翼主動控制系統(tǒng)的初步構想。 關鍵詞 關鍵詞：無人機，大展弦比機翼，復