变体机翼及自适应进气道结构设计和控制方法研究

发布时间：2017-07-16 16:01

  本文关键词：变体机翼及自适应进气道结构设计和控制方法研究

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【摘要】：随着航空工业的快速发展,传统意义上的飞行器已无法满足人类在军用和民用领域的要求,学者们希望研究出一种新型飞行器,能在不同环境、不同飞行状态下始终保持优秀飞行性能,变体机翼和自适应进气道的概念随之被提出。当飞行环境大范围变化时,变体机翼可以根据飞行条件实时改变自身形状或表面结构,以获得最佳气动性能,同时自适应进气道可以根据飞行状态改变自身形状,以保证流场均匀稳定。形状记忆合金(SMA)具有功率/重量比大、驱动结构简单、驱动电压低、无污染、无噪音、高耐腐蚀等优点,是应用最为广泛的变形驱动材料。本文对基于SMA驱动的变体机翼及自适应进气道进行了研究。首先对SMA的性能进行了分析,获取了SAM的最大可回复应变和最佳驱动电流,确定了SMA加热、冷却和驱动方式。在此基础上在CATIA软件和ANSYS软件中分别对变体机翼及自适应进气道进行了详细的结构设计和强度分析,并完成零部件的加工和装配。随后,基于ARM微处理器对控制系统进行了详细的软、硬件设计。最后对变体机翼及自适应进气道进行了变体实验,实验表明机翼及进气道变形效果良好,证明了所设计变体结构和控制系统的可行性。
【关键词】：变体机翼 自适应进气道 形状记忆合金 ARM PWM
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V224;V228.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 研究背景和意义13
• 1.2 国内外研究现状13-21
• 1.2.1 国内外变体机翼研究现状13-18
• 1.2.2 SMA驱动变体机翼结构研究现状18-21
• 1.3 本文的研究内容21
• 1.4 本章小结21-22
• 第二章 SMA理论分析及性能实验22-26
• 2.1 SMA基本概念及特性22-23
• 2.1.1 形状记忆效应22
• 2.1.2 伪弹性效应22-23
• 2.1.3 SMA电阻特性23
• 2.2 SMA加热冷却方式选择23-24
• 2.3 SMA驱动方式选择24
• 2.4 SMA性能参数24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 变体机翼结构及自适应进气道驱动机构设计26-52
• 3.1 机翼操纵面布置26
• 3.2 机翼承力盒段结构设计26-28
• 3.3 后缘副翼结构设计28-38
• 3.3.1 翼段结构设计28-30
• 3.3.2 蒙皮结构设计30-32
• 3.3.3 驱动结构设计32-35
• 3.3.4 载荷力矩分析35-36
• 3.3.5 关键承力部件强度校核36-38
• 3.4 翼梢小翼结构设计38-44
• 3.4.1 翼段结构设计38-40
• 3.4.2 蒙皮结构设计40-41
• 3.4.3 驱动结构设计41-42
• 3.4.4 载荷力矩分析42-43
• 3.4.5 关键承力部件强度校核43-44
• 3.5 进气道驱动机构设计44-49
• 3.5.1 剪叉式驱动机构设计44-47
• 3.5.2 SMA驱动器结构设计47-49
• 3.6 模型制作与安装49-50
• 3.6.1 SMA的安装与绝缘49
• 3.6.2 变体机翼组装49-50
• 3.6.3 自适应进气道驱动机构组装50
• 3.7 本章小结50-52
• 第四章 变体机翼及自适应进气道控制系统设计52-64
• 4.1 控制系统原理52-53
• 4.2 控制系统硬件设计53-58
• 4.2.1 定时及PWM输出系统53-54
• 4.2.2 监测显示系统54-56
• 4.2.3 SMA加热系统56-58
• 4.3 控制系统软件设计58-63
• 4.3.1 控制系统软件程序框架58-60
• 4.3.2 主控制程序60
• 4.3.3 状态显示程序60-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 变体机翼及自适应进气道结构变体实验64-68
• 5.1 实验仪器设备64
• 5.2 变体机翼及自适应进气道变形实验64-67
• 5.2.1 后缘副翼偏转实验64-65
• 5.2.2 翼梢小翼偏转实验65
• 5.2.3 自适应进气道驱动机构变形实验65-66
• 5.2.4 实验结果分析66-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 工作总结68
• 6.2 研究工作展望68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73

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本文编号：549407