某无人机复合材料V型尾翼结构优化设计

摘要

无人机具有用途广泛、成本低、性价比高、零伤亡风险、生存能力强、机动性能好和使用方便等优点，在现代战争领域发展前景非常广阔。
　　飞机性能的优劣很大程度上由尾翼结构设计的好坏决定，尾翼设计的结果对全机的气动弹性品质及疲劳断裂性能有很大的影响。目前V形尾翼因为其隐身能力好、减重优势明显及飞行阻力低等优势，受到人们的极大重视。
　　先进无人机的尾翼通常整体采用复合材料，首先关于尾翼的整体设计包括结构件的布局优化问题，其次对于复合材料的设计，既涉及到连续变量，又有离散变量，设计变量较多，使得复合材料尾翼结构的优化设计问题求解难度较大。
　　针对本文研究的复合材料V型尾翼结构优化设计问题，首先分析了其受力特点，根据强度及刚度准则对结构进行初步尺寸设计。完成选材、加载及铺层设计之后，利用有限元软件对初始结构的力学性能指标进行评估。随后研究了不同长宽比壁板的选型优化，为整体结构优化提供参考。最后针对本文结构提出四种壁板设计方案，分别对每种方案进行减重优化设计。其中考虑到加筋壁板设计变量涉及结构参数以及约束条件过多的问题，提出了一种加筋壁板的综合优化方法，将工程经验与有限元相结合，对强度及稳定性进行分级设计。最终本文提出的综合优化法与传统有限元法结果吻合良好，并且壁板的选型结果与不同长宽比壁板型式优选结果一致。

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注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 无人机V型尾翼结构特点

1.3 复合材料尾翼结构优化设计方法

1.4 本文研究主要内容

第二章 复合材料V型尾翼结构初步设计及评估

2.1 双梁式V型尾翼受力特点

2.2 结构载荷处理

2.3 复合材料尾翼设计方法

2.4 方向舵结构布置设计

2.5 尾翼结构初步设计

2.6 尾翼结构初步评估

第三章 不同长宽比壁板减重优化选型研究

3.1 常用壁板选型介绍

3.2 参数化建模

3.3 壁板载荷计算

3.4 不同长宽比壁板减重优化算例

3.5 算例小结

第四章 复合材料V型尾翼结构优化设计

4.1 尾翼优化方案设计

4.2 加筋壁板综合优化设计

4.3 加筋壁板综合优化设计实例

4.4 优化设计方案结果分析

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 后期工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文