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无人机全复合材料机翼结构设计与试验验证

刘振东 郑锡涛 冯雁 张迪

刘振东, 郑锡涛, 冯雁, 等. 无人机全复合材料机翼结构设计与试验验证[J]. 复合材料学报, 2016, 33(5): 1055-1063. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160122.002
引用本文: 刘振东, 郑锡涛, 冯雁, 等. 无人机全复合材料机翼结构设计与试验验证[J]. 复合材料学报, 2016, 33(5): 1055-1063. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160122.002
LIU Zhendong, ZHENG Xitao, FENG Yan, et al. Structural design and test verification of all-composite wing for unmanned aerial vehicle[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2016, 33(5): 1055-1063. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160122.002
Citation: LIU Zhendong, ZHENG Xitao, FENG Yan, et al. Structural design and test verification of all-composite wing for unmanned aerial vehicle[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2016, 33(5): 1055-1063. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160122.002

无人机全复合材料机翼结构设计与试验验证

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160122.002
基金项目: 西北工业大学2013届本科毕业设计(论文)重点扶持项目
详细信息
    通讯作者:

    郑锡涛,博士,教授,博士生导师,研究方向为复合材料力学性能以及宏细观分析。E-mail:zhengxt@nwpu.edu.cn

  • 中图分类号: TB332

Structural design and test verification of all-composite wing for unmanned aerial vehicle

  • 摘要: 为提高全复合材料机翼的有效载荷与机翼质量的比值(载荷/质量比),提出了一种预测全复合材料机翼极限载荷的有限元模拟方法,并建立了提高机翼结构效率的结构设计方案。首先,基于薄壁工程梁理论,对全复合材料机翼进行了理论分析,并对全复合材料机翼的结构形式与铺层形式进行了初始设计;然后,基于初始机翼的试验数据,利用ABAQUS建立了4种不同的有限元模型,通过对比得到了最佳数值模拟方法;接着,建立了14种结构布局形式,并为每种结构形式赋予不同的铺层方案,形成了117个机翼设计方案,对比了各个结构形式的载荷/质量比以及工艺因素;最后,制造了全复合材料机翼并进行了试验验证。结果表明:双工字梁结构为最佳机翼结构布局形式,具有较高的承载效率;模拟载荷与试验值之间的相对误差仅为1.91%,验证了有限元模型的正确性;机翼的载荷/质量比达到了24.17 N/g,相对于初始设计提升了30.65%。所得结论表明设计方法有效。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-27
  • 修回日期:  2015-11-17
  • 刊出日期:  2016-05-15

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