● 摘要
飞行器翼面形状的设计总是对应特殊的飞行状态，在该飞行状态下，飞行器的气动性能最优。变形翼飞行器是一种多用途飞行器：它通过利用“变形技术”，例如新型驱动器、传感器、机械装置等等，来改变翼面形状以执行多个不同的任务。在每个特定的任务中，变形翼飞行器都能获得最优的飞行性能。近十年来，智能材料与结构的发展为可变形翼的研究注入新的活力，其中压电驱动作为智能结构的一种，也得到了广泛的应用。作者所在课题组对片状压电驱动器的性能进行了研究，并完成了带分布式压电驱动器的矩形机翼模型高速风洞试验，证明了利用压电驱动进行飞行器滚转性能控制的可行性。由于分布式压电驱动器所获得的效果有待提高，为了实现其在工程实际中的应用还需进一步的研究。本文针对工程中广泛使用的两种插值计算方法，线样条插值法和无限大平板样条插值法，进行插值精度的分析对比，确定计算中所使用的插值方法。在此基础上，以高空长航时飞机为研究对象，研究在压电堆驱动器作用下飞机所获得的滚转速率，并与带副翼方案进行对比，分析利用压电驱动改善飞机横滚性能的可行性。通过对带压电驱动全机翼模型分析可知：动压q=1405.3Pa时，在展向区域70%～90%加载时效果较好；动压q=13000Pa时，在展向区域50%～75%加载时效果较好，而且在前梁与主梁或主梁与后梁位置布置压电驱动时所获得的滚转速率高于在后梁与后缘布置压电驱动。通过对压电堆驱动方案和副翼方案的对比可知：在保证滚转速率达到p=25Degree/s的情况下，压电堆驱动方案所引入的附加质量仅为副翼方案的15.1%。此外，压电驱动方案对机翼结构刚度的要求低于副翼方案。通过计算和对比，作者获得了一种利用飞机主翼面变形来提高滚转性能的方案。相对于常规的副翼方案，它能更加有效的改善飞机横滚性能。