可主动变形的波纹式蒙皮基体制备及驱动特性

论述一种适用于变体机翼的具有主动变形能力的波纹式柔性蒙皮基体制备方法,并制作了拉伸测试件,进行拉伸实验。实验结果显示,当伸长量小于4%时,蒙皮基体线性伸长,在此范围内,可利用蒙皮自身的弹性使其恢复到原始形状。测试基于形状记忆合金(SMA)驱动器的波纹式蒙皮的主动变形效果,给SMA驱动器通以电流,利用SMA的形状记忆效应驱动蒙皮基体变形,试验测试不同电流下基体伸长2%所需的时间,及利用自身弹力回复时的残余变形量,蒙皮基体自身产生的变形将大大降低变体机翼蒙皮变形时对驱动力的要求。

波纹型复合材料蒙皮拉伸变形特性研究与仿真分析

首先介绍了国内外变体机翼和蒙皮结构的研究现状,提出了满足变体机翼蒙皮连续光滑以及大变形需求的波纹型复合材料蒙皮结构。建立了复合材料的密度、各相所占体积分数以及各向弹性模量的计算表达式。根据计算结果利用MSC.Patran/Nastran进行了有限元仿真分析。制备了平板型和波纹型蒙皮试验样件,并进行了样件拉伸试验。最后将仿真结果与拉伸实验进行了比较和分析,验证了仿真模型的正确性与波纹型蒙皮的大变形能力,为进一步的实验研究与蒙皮优化提供了依据。

可主动变形波纹蒙皮驱动控制及神经网络建模

为满足变体机翼蒙皮连续光滑以及大变形要求,提出一种可主动变形的波纹型蒙皮构型,并进行驱动试验。试验中使用恒流源控制激励电流强度,在驱动试验数据的基础上建立一个以电流强度为输入参量,驱动位移为输出参量的RBF神经网络模型。该模型逼近曲线较为准确和贴近实际驱动特性,最大预测相对误差小于6%。

SMARC波纹型蒙皮驱动特性研究及神经网络建模

为满足变体机翼蒙皮连续光滑以及大变形要求,提出了一种可主动变形的SMARC波纹型蒙皮结构,并制备了两种蒙皮实验样件,在不同环境温度下,进行了拉伸与驱动实验。拉伸实验结果表明SMARC样件拉伸变形性能优于不含SMA丝样件,但SMARC材料受温度影响较大,温度升高,结构刚度减小;驱动实验中,初始位移线性增加,当激励电流超过3.4A时,复合材料基体受热软化,导致位移呈非线性变化趋势。最后在实验基础上建立了一个以电流强度为输入参量,驱动位移为输出参量的RBF神经网络模型,其逼近曲线较为准确和贴近实际驱动特性,最大预测相对误差<6%,为智能蒙皮的主动控制研究提供了一定的理论及实验依据。

基于FBG非均匀反射谱特性的波纹型复合材料蒙皮渐进损伤监测

提出利用布拉格光纤光栅(FBG)非均匀反射谱监测复合材料结构渐进损伤的方法。对波纹型复合材料蒙皮样件进行有限元分析,预测蒙皮在拉伸载荷下失效过程和对应临界失效载荷大小,据此重构FBG传感器的非均匀反射谱,获得铺层失效与传感器反射谱的对应关系,并为实验光谱记录提供参考。构建一种基于FBG非均匀反射谱监测波纹型复合材料蒙皮渐进损伤的监测系统,进行拉伸实验,实验结果表明系统实测光谱与重构的反射谱趋势相同,对应失效载荷与预测值最大误差为8.6%,证明了采用FBG传感器监测波纹型复合材料蒙皮渐进损伤的可行性。该方法通过实时监测预测失效范围内FBG非均匀反射谱的变化,简单易行,测量及传导光路实现全光纤化,无需破坏试件结构,即可实现对波纹型复合材料蒙皮渐进损伤程度及铺层失效次序精确、迅速的在线监测,研究结果为智能蒙皮动态监测领域提供新的思路和实验参考。

基于碳纤维增强复合材料的柔性蒙皮性能研究

探索波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮的可行性,推导复合材料的密度、各相所占的分数、复合材料中的孔隙含量以及材料拉伸弹性模量的计算公式,研究结构纵向变形能力和横向承载能力。分析实验数据,并根据复合材料理论分析模型,得出试件理论拉伸曲线和三点弯曲载荷下的理论挠曲线,分别与实验数据进行比较。结果表明:复合材料中的孔隙含量小于1%,证明试件的有效性;弹性模量实验值与理论值误差约为5%;该结构有较好的纵向变形能力和横向承载能力,在弹性变形段内,理论曲线与测试曲线基本吻合,误差小于10%,证明波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮可行。

基于智能夹层的复合材料柔性蒙皮变形测量研究

探索变体机翼蒙皮拉伸变形测量的可行性,对波纹式复合材料蒙皮的变形测量方法进行研究。通过新配方制作了波纹式蒙皮试件,对其进行力学拉伸试验,分析蒙皮的力学性能。制作模块化的智能夹层,对安装在蒙皮上的智能夹层输出特性进行测试,并与直接粘贴在蒙皮表面的应变片输出特性进行对比分析。结果表明：通过新配方制作的柔性蒙皮线弹性范围达到0~7%;在蒙皮线弹性范围内智能夹层能有效测得应变数据,其应变灵敏系数相对于应变片由2.08降至1.84;由应变反推的蒙皮伸长量与实际伸长量较吻合。

波音737NG飞机静压口区域检查及评估

对波音737NG飞机的静压口进行了介绍,分析了静压口及相邻蒙皮区域的损伤检查、处理方法,其中包括蒙皮波纹度的测量及缩小垂直间隔标准(RVSM)主静压口区域的特殊要求,并对静压口区域补片修理原则进行了对比说明。

基于RVSM运行需求的波纹度和阶差影响研究

飞机在RVSM运行需得到适航局方的批准,其高度测量系统误差需满足规范中的要求.机身静压源附近表面波纹度和静压传感器阶差在高度测量误差预算中占有较大比例,采用计算流体力学(CFD)方法模拟波纹度和阶差等微小尺度对高度测量的影响时其可靠性需得到验证.设计规划了平板高速测压风洞试验,评估不同波纹度和不同阶差等对压力系数测量结果的影响.试验数据表明,压力系数的影响量随波纹度变化呈线性规律,测压点位置离波峰/波谷越近,其对压力系数影响越大;负阶差时中心测压点压力系数的影响量要大于正阶差,阶差圆直径越小,对中心测压点压力测量的影响也越大.研究结果可用于评估CFD方法的准确性和规律性,对于飞机的RVSM适航审定具有重要的参考意义.