面向某太阳能无人机机翼的梁结构设计制造与验证

太阳能无人机机翼具有典型的低翼载荷、大柔度、大展弦比特征,翼梁作为机翼的主承力结构,其承载能力与重量要求十分严格。如何提高翼梁结构承载效率,达到承载能力与重量的综合平衡,并实现大尺寸复合材料翼梁的整体化设计与制造,是太阳能无人机翼梁结构研究中的关键技术问题。本文首先针对太阳能无人机复合材料翼梁设计提出了一种快速选型及优化设计方法,该方法通过计算梁不同截面的承载能力来确定设计参数,同时考虑了铺层对称性、应变约束及稳定性约束,能够避免在方案阶段建立全机有限元模型并进行反复迭代计算,从而提高了翼梁结构的设计效率。其次,针对大尺寸复合材料圆管梁结构,提出了一种新型的专用成型方法,基于阴模成型实现了翼梁整体化制造并保证了制件成型质量,为类似的大型复合材料结构的制造工艺提供了参考。最后,开展了2 m量级圆管梁静力试验,典型截面的应变结果与设计结果误差不超过10%,验证了此快速优化设计方法的适用性。

某太阳能无人机翼梁设计与优化

太阳能无人机有高空、长航时、巡航速度低、铺设太阳能电池板、大展弦比等特点,这对其结构要求更加严格.本文根据气动载荷分析了主梁的受载情况,根据翼梁受载对机翼主梁进行等强度初步设计,并在此基础上,采用多目标粒子群优化方法对主梁的上、下边缘的复合材料层进行优化,并与传统翼梁结构进行比较.优化结果表明,优化后的梁可以满足翼梁的设计要求.