一种变体飞机机翼折叠作动器的优化设计

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1、2011年2月机械科学与技术February2011第30卷第2期MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringVol．30No．2一种变体飞机机翼折叠作动器的优化设计金鼎，张炜(西北工业大学航空学院，西安710072)金鼎摘要:作动器在变体飞机设计中占有很重要的地位，它要求重量轻，作动力强，安全可靠且适于安装在变体飞机内部。笔者针对折叠机翼变体飞机，设计了一种用于机翼折叠的作动器，并通过改进的遗传算法对其主要参数进行优化，使作动器在满足设计指标的情况下达到质量最轻。根据优化结果，试制出作动器并进行了加

2、载试验，证明了将这种改进的遗传算法应用于该作动器参数优化的可行性与有效性。最后，制作了安装有作动器的全尺寸折叠机翼验证机模型，用来模拟机翼折叠功能，经验证达到了作动器设计指标。关键词:变体飞机;折叠机翼;作动器;改进的遗传算法+中图分类号:V227．9文献标识码:A文章编号:1003-8728(2011)02-0286-04OptimizationDesignofaFoldingWingActuatorforaMorphingAircraftJinDing，ZhangWei(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnica

3、lUniversity，Xi'an710072)Abstract:Alight，powerful，reliableandsuitableforinstallationactuatorplaysanimportantroleinmorphingair-craftdesign．Inthispaper，afoldingwingactuatorwasdesigned．Animprovedgeneticalgorithmwasappliedtoop-timizingthemainparametersoftheactuatorforachievinglightestweig

4、htwhilemeetingthedesignspecifications．Basedontheoptimizedparameters，theactuatorwasmadeandloadtestisconducted．Thetestresultshowsthattheimprovedgeneticalgorithmisfeasibleandeffective．Finally，afull-sizefoldingwingdemonstrationmodelwaspro-duced，andtheactuatorisinstalledforsimulation．Resu

5、ltsshowthatthisactuatorachieveditsdesigntargets．Keywords:morphingaircraft;foldingwing;actuator;improvedgeneticalgorithm变体飞机通过改变飞机的几何或气动外形，实现翼面积、展弦比的改变，从而兼顾飞机高低速飞行和不同飞行任务下飞机飞行特性的变化，以适应不同的续航性能与机动能力对飞机外形要求的矛盾。但战术要求。作为传统变体飞机的一种，变后掠翼飞机是，这一技术需要大量应用高科技材料，微机电系比较理想地兼顾了低速、跨声速和超声速飞行性能，统、传感器、压电感

6、应蒙皮、先进的计算机控制芯片，但同时也付出了结构、重量、操纵性等方面的代价。这将导致研发成本的增加，某些材料或者技术也正［1］新概念变体飞机技术主要指的是采用智能材料处于试验阶段。美国目前正在研究的变形机翼和机械机构设计，通过先进的流动控制和计算机主主要有滑动蒙皮机翼、折叠机翼等。美国新一代航动控制技术，在飞机飞行过程中，主动改变飞机的全空技术公司提出的“滑动蒙皮”变形机翼方案，可以机布局或者气动外形，以便适应不同的任务需求。使机翼在飞行中逐渐伸展，通过改变机翼的面积和这一技术的优点不光是改变后掠角，更多的是对机平面外形优化飞机的性能。针对折叠机翼技术，洛克希德

7、·马丁公司将机翼设计成折叠式，内段机翼可以对着机身折叠，机翼向上折叠时浸润面积减小收稿日期:2010－04－12作者简介:金鼎(1986－)，硕士研究生，研究方向为飞行器总体设25%，机翼展开后最大升阻比激增44%，有效翼展计，jinding86@163．com;张炜(联系人)，副教授，博士，增加177%。该机并未装配形状记忆蒙皮或热聚合weizhangxian@nwpu．edu．cn激励器，而是采用压电作动器折叠机翼［2］。第2期金鼎等:一种变体飞机机翼折叠作动器的优化设计2871折叠机翼作动器设计1.1作动器设计指标折叠机翼作动器用于折叠机翼变体飞机机翼的折

8、叠、展开动作，且在完成折