基于壓電纖維復合材料的可扭轉(zhuǎn)機翼結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、智能變形機翼已然成為當今國際研究的熱門課題之一,而智能扭轉(zhuǎn)機翼作為其中一個重要的分支,國外也已完成了大量的工作,而國內(nèi)對于智能扭轉(zhuǎn)機翼的研究較少,還沒有人能夠提出一種較為可行的智能扭轉(zhuǎn)機翼結(jié)構(gòu),本文力求在此方面展開突破,提出了以壓電纖維復合材料作為驅(qū)動器、以負泊松比蜂窩作為氣動荷載支撐結(jié)構(gòu)、配以柔性蒙皮保持其氣動外形的智能扭轉(zhuǎn)機翼結(jié)構(gòu)。
　　橢圓翼型具有相同的前后緣曲率半徑,有別于常規(guī)翼型。本文設計了一種最大相對厚度為10.74％

2、和最大彎度為1.59%均在50%弦長處的橢圓翼型,對其進行低速氣動特性分析,設定雷諾數(shù)為420000,得到其升阻力特性,對比常用翼型可知,同樣的攻角下此橢圓翼型的升力系數(shù)較小、阻力系數(shù)較大。
　　第二部分內(nèi)容是智能扭轉(zhuǎn)機翼骨架結(jié)構(gòu)的設計,并采用8片壓電纖維復合材料按照順序分別粘貼于骨架結(jié)構(gòu)中間的支撐板上,這樣便得到了壓電纖維復合材料智能結(jié)構(gòu),對其扭轉(zhuǎn)能力進行了試驗測定。得知其在1500V的最大操作電壓下的最大扭轉(zhuǎn)角度約為9.3°。

3、
　　第三部分內(nèi)容則是針對負泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)展開,取其胞元進行面內(nèi)變形理論分析,得到了胞元幾何參數(shù)與蜂窩力學性能之間的關系。設定泊松比為-1進行蜂窩的制備,采用芳綸紙和環(huán)氧樹脂作為原材料,所制作的芳綸紙-環(huán)氧樹脂層合薄膜的彈性模量約為978.61MPa,拉伸強度為28.93MPa,試驗得到的蜂窩泊松比為-0.9551,與設計值-1相差4.49%,并由平壓試驗得到其平壓強度為0.424MPa,完全可以滿足翼型低速氣動特性壓強分布的要求

4、。
　　最后一部分內(nèi)容是將壓電纖維復合材料(MFC)智能結(jié)構(gòu)、負泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)以及柔性蒙皮進行集成得到智能扭轉(zhuǎn)機翼。設定柔性蒙皮彈性模量很小,對于扭轉(zhuǎn)機翼的扭轉(zhuǎn)動作不產(chǎn)生阻滯效應。理想柔性蒙皮情況下可扭轉(zhuǎn)機翼的最大扭轉(zhuǎn)角可以達到約8.9°,增加MFC組可以實現(xiàn)可扭轉(zhuǎn)機翼扭轉(zhuǎn)角度的累加,且在遠離約束端的情況下,每增加一組MFC,機翼扭轉(zhuǎn)角增加約為2.2°。然后以聚乙烯(PE)膜作為柔性蒙皮制作智能扭轉(zhuǎn)機翼,可扭轉(zhuǎn)機翼最大扭轉(zhuǎn)角度達到