形状记忆合金在变体机翼中的应用现状-论文.pdf

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1、·104·材料导报A：综述篇2014年4月(上)第28卷第4期形状记忆合金在变体机翼中的应用现状李杰锋，沈星，杨学永(1南京航空航天大学无人机研究院，南京210016；2南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室，南京210016)摘要形状记忆合金(SMA)驱动元件作为变体机翼产生变形的动力源，是变体机翼应用研究中的关键。综述了不同类型SMA驱动的变体机翼的设计原理及实现方式，对其中的SMA驱动机构性能特点进行了讨论和详细分析，最后对今后研究中需关注的要点提出了见解，以期促进SMA驱动的变体机翼的发展。关键词变体机翼形

2、状记忆合金驱动中图分类号：TB381文献标识码：AApplicationStatusofShapeMemoryAlloysinMorphingWingsLIJiefeng。SHENXing．YANGXueyong(1ResearchInstituteofUnmannedAerialVehicle，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016；2StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStru

3、ctures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016)AbstractAstheenergypowerofthemorphingwings，shapememoryalloy(SMA)actuatingmechanismisthekeytechnologyofmorphingwings．TheconceptualdesignandprototypefabricationofdifferentSMA-actuatedmor—phingwingsare

4、reviewed，andacomprehensiveevaluationandanalysisoncharacteristicofSMA-actuatorsinmorphingwingsaregiven．Finally，somecruxesofSMA-actuatedmorphingwingsarepointedoutinordertOdevelopinnovativeapplicationinthefuture．Keywordsmorphingwing，shapememoryalloy，actuating传统的固定翼飞行器

5、设计是针对特定的飞行任务，每种不断深入和成熟，SMA在变体机翼中的应用已成为研究热任务的飞行器有固定的机翼形状，而对于其他任务的要求则点。无法满足。变体机翼则综合了不同飞行条件下的翼型，通过然而正如变体机翼所具有的特点，在其功能实现环节面飞行过程中翼型的变化改变气动性能来完成不同的任务，从临两方面的挑战：驱动系统、柔性蒙皮，解决好这两方面的关而提高飞行性能和任务执行效率，且在减重、降噪、降低能耗键技术将极大促进变体机翼在航空领域的推广应用。本文方面具有一定的优势。通常认为变体机翼应具有大功率能针对变体机翼中的SMA驱动系统，

6、讨论了不同类型变体机量密度的均布驱动力、机械化结构、柔性蒙皮及新的控制系翼中的SMA驱动机构的设计原理和实现方式，分析了其性统Ⅲ。在变体机翼发展新形势下，传统的结构材料已无法满能特点；并对研究中需关注的要点提出了自己的看法，以期足变体机翼的发展需求，而智能材料的优势则得到体现。形对相关科研人员的研究工作有所帮助。文中涉及的变体机状记忆合金(Shapememoryalloy，SMA)作为一种新型智能翼类型包括翼型曲面改变的变体机翼、弦线弯曲的变体机翼材料，以其独特的形状记忆效应、超弹性效应以及大的回复及扭转变体机翼。力和回复应

7、变引起了科研工作者的重视。1翼型曲面改变的变体机翼在Ms(马氏体转变开始温度)点以下某一温度对合金施加外力使马氏体位向单一化，并产生塑性变形；或在Ms点以翼型曲面改变的变体机翼主要是通过改变上下蒙皮的上某一温度施加外力使之发生马氏体转变，并产生塑性变弧高实现机翼曲面的改变，如图1所示。通过翼型曲面的变形。随后加热产生塑性变形的合金使马氏体发生逆转变，产化可以改变零升迎角、翼型效率及气流分离等，从而提高飞生的塑性变形消失，合金恢复到原来的形状，这种效应叫作行器的性能。形状记忆效应，具有形状记忆效应的合金叫作SMA，其在航在翼型

8、曲面的改变方面，以加拿大魁北克大学的空航天领域的应用范围包括固定翼飞行器、旋翼飞行器及航BrailovskiV等提出的用SMA驱动机翼蒙皮曲面的研究最天飞行器等。近年来，随着对SMA性能及其驱动器的研究为成熟_6]。整个可变柔性上蒙皮由4个子系统组成：柔性*中央高校基本科研业务费专项资金(