变翼展飞行器折展机构设计

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1、天津大学硕士学位论文变翼展飞行器折展机构设计DeployableMechanismDesignforSpanMorphingWingAircraft学科专业：机械工程研究生：高彬彬指导教师：陈焱教授天津大学机械工程学院2016年11月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论

2、文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要与传统的飞行器相比，变翼展飞行器可以根据不同的飞行条件和飞行任务改变自身翼展

3、，以提高飞行性能，同时给飞行器的储存和运输带来便利。大多数变翼展飞行器的驱动机构都是多自由度的，机翼结构往往比较复杂。而且在翼展变化过程中，多个致动器的协调工作伴随巨大的能量消耗。为解决上述问题，本篇论文提出了一类基于Sarrus结构的单自由度过约束驱动机构。单自由度的特点，使得该机构可在单一致动器的作用下进行工作，过约束的特点，保证了整个机翼结构具有较好的刚度。本文首先介绍了变翼展飞行器的设计方案，阐述了三种单自由度驱动机构的工作原理，分别对其进行简单的运动学分析，并进行三维建模。之后根据参数条件和指标

4、要求，选取一种最适合的驱动机构进行优化设计，利用有限元方法研究该驱动机构，设计并制作了两代变翼展飞行器样机。通过计算流体力学（CFD）仿真研究飞机在翼展变化过程中的空气动力学性能，发现翼展变化对机翼阻力系数影响不大，而对机翼升力系数和升阻比影响较大。利用有限元模型（FEM）方法研究飞行过程中，不同翼展条件下，折展机构的力学特性，结果显示机构应力最大值为45.5MPa，出现在与机架杆相连的连杆上。经过大量飞行试验，表明该折展机构可以平稳地实现机翼翼展变化，有效提高变翼展飞机的飞行性能。关键词：变翼展飞机，折

5、展机构，计算流体力学仿真，有限元模型方法，飞行试验IABSTRACTComparedwithtraditionalaircrafts,thespanmorphingwingaircraftcanchangeitsspanaccordingtodifferentflightconditionsandmissionsinordertoimproveflightperformances,also,ithasadvantagesinstorageandtransportation.Mostofthemechani

6、smsdesignedforspanmorphingwingaremulti-degree-of-freedom(MDOF),thestructuresofMDOFmechanismsareusuallycomplex.Additionally,duringthechangingprocessofthespan,thepowerrequiredfortheactuatorstoworkcoordinatelymaybetremendous.Tosolvetheaboveproblems,asingle-d

7、egree-of-freedom(SDOF)overconstrainedmechanismbasedonSarruslinkagesisrequiredforspanmorphingwingaircraft.AsthedeployablemechanismisSDOFandoverconstrained,themechanismcanbedrivenbyasingleactuatorandthemorphingwingisofhigherrigidity.Inthispaper,thedesignsch

8、emeofthespanmorphingwingaircraftisintroducedfirstly.FollowedbytheworkingprinciplesofthreetypesofSDOFdeployablemechanismsaswellasbriefkinematicsanalysesonthem,and3Dmodelsaresetupforthemechanisms.Then,themostsuitablem