【word】某型無人機機翼綜合設計技術某型無人機機翼綜合設計技術第2期2007年6月電光系統(tǒng)ElectronicandElectro—opticalSystemsNo.2June.2007某型無人機機翼綜合設計技術靳磊,馬建超中國電子科技集團公司第二十七研究所鄭州450015摘要:介紹了某型無人機機翼結構數(shù)字化綜臺設計流程,從機翼設計的總體要求出發(fā),對機翼的氣動外形,結構布置,強度分析,靜強度試驗進行了系統(tǒng)的分析,構建了在工程上可行的TOC\o"1-5"\h\z無人機結構設計流程.關鍵詞:綜合設計;結構優(yōu)化;有限元;夾層結構中圖分類號:V279文獻標識碼:A引言隨著無人機設計技術的發(fā)展,無人機的作戰(zhàn)使用范圍越來越廣,對無人機的結構外形,功能要求更加苛刻,加大了設計的復雜程度.無人機的結構設計實際上就是對各個分系統(tǒng)進行折衷,綜合與優(yōu)化的過程.傳統(tǒng)的,基于經(jīng)驗的設計方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代飛行器的設計需求,研究和開發(fā)基于數(shù)值優(yōu)化和計算力學的現(xiàn)代設計方法是完成無人機結構設計所必需的設計途徑.經(jīng)過工程實踐應用,證明通過對商業(yè)有限元計算軟件的綜合研究使用,可以在某種程度上實現(xiàn)無人機的一體化綜合設計流程.本文以某型無人機機翼設計工程實例介紹無人機綜合設計技術,該無人機設計兼顧低速和高速飛行,重點突出常規(guī)無人機所欠缺的機動性,對該無人機的機翼設計提出了很高的要求.機翼設計原理與流程在氣動力方面,機翼是產(chǎn)生升力的主要部件,機翼設計的優(yōu)劣影響著無人機的續(xù)航時間,作戰(zhàn)半徑,操控品質(zhì)等.在結構設計方面,機翼作為無人機尺寸最大的部件,承受了大部分的氣動力,但其重量要求甚為嚴格,同時機翼的變形量要控制在極小的范圍內(nèi).在設備裝載方面,由于機身內(nèi)部空間有限,機載設備較多,必須考慮機翼內(nèi)部空間裝載的問題.由上所述,在機翼設計中,在優(yōu)先保證無人機氣動力的同時必須對結構重量,剛度,強度,內(nèi)部裝載空間進行優(yōu)化設計,設計流程如圖l所示.機翼綜合設計流程機翼結構建模圖1無人機機翼綜合設計流程圖采用CATIA軟件對機翼進行精確建模,翼型曲線采用多點Spline樣條擬合.結構總體布局采用雙梁式厚蒙皮結構.翼梁采用復合材料加填充料組合梁形式,剛度可以得到保障,與機身連接的接頭采用鋁合金鈑金件.蒙皮采用玻璃纖維夾層結構,結構高度5.3iTlm.沿展向布TOC\o"1-5"\h\z置4個隔框,翼尖隔框為承力框,連接翼尖垂尾.圖2機翼結構示意圖機翼氣動力分析該機翼的氣動布局設計采用切角三角翼,在突出機動性的同時,通過翼型優(yōu)化和扭轉來提高電光系統(tǒng)第2期圖9機翼前梁關鍵件應力云圖—o_45g——J-O--5gt一55g-_6g1-一——后緣前緣/7一]xT多,盎F..占-學_——--?蘭［J11002OO3004005O06OO7006OO9oo右機翼展向站位圖10設計載荷右機翼剖面撓曲線3.4機翼靜強度試驗按照飛行載荷計算結果對機翼結構進行了全尺寸靜強度試驗,試驗采用分布壓載試驗方法.機翼各剖面在設計載荷下的位移如圖l0所示.試驗結果表明,機翼結構在設計載荷下滿足靜強度要求,經(jīng)過多次重復試驗之后,機翼結構未發(fā)現(xiàn)永久變形,翼尖最大變形量為16nlln,結果在設計偏差允許范圍之內(nèi).4結論在經(jīng)過機翼結構的第二輪結構改進設計之后,通過對非承力結構的減輕設計和蒙皮夾層結構的優(yōu)化設計,機翼的結構重量從2.1kg降低到1.8kg,而總體的剛度和強度沒有發(fā)生明顯的變化,順利的通過了第二次的靜強度試驗,并且在隨后的空中飛行試驗中得到了驗證.同時為了配合機載航電設備的安裝,依據(jù)結構分析所確定的應力分布圖,繞開高應力區(qū)域,在承力結構上進行電子設備適裝性局部更改,成功的將機載電源,高度傳感器等航電設備安裝在翼根空間內(nèi),節(jié)約了機身內(nèi)部空間.實際應用證明,在無人機結構設計中大量使用數(shù)字化設計/仿真技術可以極大的提高設計人員的工作效率,減少構件設計中的錯誤,縮短新機型的設計研發(fā)時間.參考文獻解思適,王世偉.載荷,強度和剛度.飛機設計手冊2oo1.1.楊乃賓,章亦寧.復合材料飛機結構設計.北京.2002,5.修英珠,崔德剛.復合材料蜂窩加層結構的優(yōu)化設計.北京航空航天大學,2004,9.上接第37頁)在串口的中斷服務程序中,處理完中斷請求的處理后,還要檢查一下,當前是否正在發(fā)送數(shù)據(jù),若是,進行發(fā)送操作.示意代碼如下:if((inportb(COMBASE+IER)&2)&&(inportb(COMBASE+LSR)&0x20))gotoSendData;//跳轉到發(fā)送中斷處理部分5結束語文中所述的多串口通訊設計,在我們的飛控系統(tǒng)應用中,穩(wěn)定可靠,接收數(shù)據(jù)及時,準確,沒有因為密集的通訊而出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)或頻繁出錯的現(xiàn)TOC\o"1-5"\h\z象.通訊效能經(jīng)過優(yōu)化后,各個串VI都通訊一次,總共可以為系統(tǒng)節(jié)省lms一2Ills的時間,這可以讓系統(tǒng)多作1500,3000次的20階卷積運算.無人機飛控系統(tǒng)作為無人機的核心部件,對無人機研制的成敗具有決定性的意義,它的每一個細節(jié)都值得我們深人地研究.通訊,作為飛控系統(tǒng)的一個