自适应机翼柔性翼肋的受控运动学规律研究

柔性自适应机翼技术采用了一种全新的材料/结构/功能一体化的设计思想,它是将传感单元、驱动单元、控制单元与机翼结构有机地结合,赋予机翼形状自适应等功能,从而改善飞机的飞行性能。本文根据DLR可变后缘自适应机翼概念,设计制造了这种自适应机翼的基本构件——柔性翼肋,分析了模型设计的关键参数,推导出了单输入驱动下柔性翼肋变形的运动学规律,并通过软件仿真和模型实验验证了柔性翼肋受控运动规律的正确性。

基于柔性翼肋的变形机翼几何参数设计

为了实现柔性翼肋在机翼结构中的应用,试验分析了柔性翼肋结构的变形效能。推断分析了机翼几何参数(翼面积、展弦比、尖稍比、后掠角)对机翼升阻特性的影响,结合柔性翼肋在机翼中的应用,优化了机翼参数和相应的后缘柔性变形量。实验证明柔性机翼结构的可行性,性能评估证明柔性机翼具有一定的优势。

基于神经网络的柔性翼肋变形自感知方法研究

为了准确反映出柔性翼肋在飞行过程中的变形情况,提出了一种基于神经网络技术的柔性变体翼肋主动变形自感知方法。参照BP神经网络模型搭建神经网络结构,然后选取Leaky ReLU作为神经元激活函数。通过有限元软件仿真得到柔性翼肋上选定点处的应力数据和整个柔性翼肋的位移数据,然后将得到的数据划分为训练集、验证集和测试集。选取神经网络在训练过程中需要的Adam学习算法和drop out过拟合抑制方法,然后用训练集上的数据对已搭建好的神经网络进行训练。训练完成后的神经网络经过验证集数据的验证,不存在明显的过拟合现象,可以用于柔性翼肋变形的自感知。利用测试集上的数据评价所提出的方法的自感知精度,该方法能够在使用较少应变传感器的情况下达到足够的自感知效果。

后缘柔性可变形翼肋模块设计分析与试验

柔顺翼肋变形驱动是一种简洁、高效、可实现的新型变体结构形式,基于柔顺翼肋设计了一套可连续改变弯度的后缘柔性翼肋模块,针对典型工况对可变形机翼的气动载荷分布和静力学特性进行了计算分析;制作了后缘柔性翼肋模块并开展了变形测试。结果表明,该构型方案可以实现连续光滑的变形,后缘偏转达到±15°,偏转速率达到10°/s,是一种实用的变体机翼变形驱动方案。