智能结构在微型飞行器中的应用与研究

论文摘要

与传统的飞行器相比,微型飞行器具有体积小、重量轻、成本低、便于携带以及操作简单等优点,并且已经引起了军用和民用的广泛兴趣,它们一般最大尺寸不超过15厘米,飞行速度大概10m/s。在飞行过程中能够拍摄并传输实时图像或执行其它任务,已经在军事上得到了应用,与其相关的课题也是目前研究较为前沿的一个方向。由于微型飞行器本身存在着较低的升阻比、机翼展弦比小以及受扰动不稳定性等缺点,大大的限制了它的实际应用,近年来,人们对柔性翼微型飞行器的研究也越来越感兴趣,不同于传统刚性性翼,这种柔性翼在制做以及气动性能方面均展现出较好的性能,这种新型的微型飞行器有许多优势。通过研究发现,柔性翼具有较好的纵向稳定性,同时还可以提供更高的升力系数和有效载荷能力,进一步研究发现,单纯的柔性被动变形很难实现对飞行器的主动控制,所以本文介绍了我们设计制作依靠智能材料驱动结构来实现变形的柔性机翼,通过智能材料的驱动作用来改变微型飞行器的外部形状,通过分析智能材料结构的驱动效果及对模型实际形状的改变情况,利用气动计算软件计算研究微型飞行器的气动性能变化,以此来研究智能结构在微型飞行器中主动控制中的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 微型飞行器简介
• 1.2 固定翼微型飞行器研究现状
• 1.3 柔性翼微型飞行器设计的提出
• 1.4 柔性翼微型飞行器的研究现状
• 1.5 微型飞行器主动变形结构的提出
• 第二章 适于机翼主动变形控制的智能材料
• 2.1 智能材料简介
• 2.2 智能材料与结构的研究现状
• 2.3 几种主要智能材料的性能
• 2.3.1 电流变液
• 2.3.2 磁流变材料
• 2.3.3 电（磁）致伸缩材料
• 2.3.4 压电陶瓷
• 2.3.5 压电纤维复合材料
• 2.3.6 形状记忆高分子材料
• 2.3.7 人工肌肉
• 2.3.8 形状记忆合金
• 2.4 形状记忆合金的基础性质及其本构关系
• 2.4.1 形状记忆合金的本构关系
• 2.5 智能材料的选择及其触发方式
• 第三章 主动变形结构的设计与制作
• 3.1 智能机翼的发展情况
• 3.2 智能驱动元件的设计
• 3.2.1 具体的制作流程
• 3.2.2 形状记忆合金丝的布置方式
• 3.3 智能驱动结构变形参数的测定
• 第四章 具有智能结构的微型飞行器的总体设计与制作
• 4.1 微型飞行器的设计方案
• 4.2 模型的建立及网格的划分
• 4.3 两种微型飞行器基本形状的气动特性计算与分析
• 4.4 具有主动变形结构的微型飞行器的制作
• 4.5 变形结构的布置位置分析
• 第五章 主动变形结构微型飞行器的气动计算分析
• 5.1 计算方法和程序简介
• 5.2 计算结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 后续工作及展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文