题目：基于双稳态柔顺机构的平流层飞艇螺旋桨研究

平流层飞艇属于临近空间飞行器的范畴，平流层飞艇螺旋桨推进系统由电机和高空螺旋桨组成，因平流层大跨度飞行环境的特殊性，使得螺旋桨在不同高度环境时气动性能相差较大，且螺旋桨气动性能与电机功率的匹配性差。为了能够在一定程度上解决螺旋桨高、低空推进兼顾问题，能够有效地改善螺旋桨与电机负载不匹配带来的不利影响，对于临近空间螺旋桨的设计必须尝试从新的角度，综合气动、结构、控制等多个学科，探索新的设计原理，以有效地解决问题。因此本文研究一种可改变螺旋桨桨叶几何外形的高空螺旋桨设计方法，综合考虑利用柔顺机构的多稳态性能及其他方面的优势，最终选取一种具有双稳态性能的柔顺机构与高空螺旋桨设计相结合，达到能够利用此柔顺机构实现叶素几何形状变化的目的，为后续研究利用柔顺机构提高螺旋桨在不同环境下的气动特性奠定基础。

    本文首先设计了一款平流层飞艇用高空螺旋桨桨叶，分析螺旋桨效率，气动特性等性能，然后利用伪刚体模型设计watt-i型六杆柔顺机构，以构建螺旋桨二维截面叶素的柔性翼型，并利用多稳态柔顺机构能量方程分析柔顺机构的稳态与非稳态点性能，利用粒子群优化设计柔顺机构参数，在选取柔性材料后，对机构进行强度校核。

在以上研究基础上，建立了watt-i型六杆柔顺机构动力学模型以进行其动力学特性研究，应用ADAMS仿真软件对其进行动力学分析，为工程实际应用奠定理论基础。

最后探索利用上述二维柔顺翼型构建三维柔顺螺旋桨桨叶的方法，除需要翼型由具有双稳态性能的柔顺机构构成外，桨叶的柔性蒙皮也必不可少，选取一种波纹型柔性蒙皮材料，并利用ANSYS仿真计算其应力特性，论证了方案的可行性，最后构建出三维的柔顺螺旋桨桨叶。