具有传感和驱动功能的碳纤维柔性蒙皮研究

摘要

变体机翼成为未来先进飞行器的发展方向之一。变体机翼为了实现光滑大变形以及承受较大的气动载荷，要求机翼蒙皮沿变形方向有较大柔度，在垂直变形方向有较强的抗弯刚度。波纹结构在沿波纹方向（纵向）有较大柔度，在垂直于波纹方向（横向）有较大的抗弯刚度，因此，可以作为变体机翼蒙皮的一种候选结构。本文的研究重点是波纹式碳纤维增强复合材料蒙皮，并就其集驱动器与传感器于一体的智能结构进行了初步探究。 本文探索了波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮的可行性，推导了复合材料的密度、各相所占的分数、复合材料中的孔隙含量以及材料拉伸弹性模量的计算公式，研究了结构纵向变形能力和横向承载能力，为进一步研究奠定了基础。分析实验数据，并根据复合材料理论分析模型，得出试件理论拉伸曲线和三点弯曲载荷下的理论挠曲线，分别与实验数据进行比较。分析结果表明，复合材料中的孔隙含量小于1%，证明了试件的有效性；弹性模量实验值与理论值误差约为5%；该结构有较好的纵向变形能力和横向承载能力，在弹性变形段内，理论曲线与测试曲线基本吻合，误差小于10%，证明了波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮可行。 在此基础上，本文初步探索了波纹式碳纤维增强树脂复合材料智能结构形式，研究了SMA丝驱动器及光纤传感器集基体于一体的制造工艺，并初步探索了驱动器的驱动方式，为进一步完善其智能功能奠定基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：注释表

声明

第一章绪论

第二章纤维复合材料波纹结构柔性蒙皮理论性能研究

第三章碳纤维增强环氧复合材料波纹柔性蒙皮性能研究

第四章埋入SMA 驱动器的蒙皮探索

第五章埋入驱动器和传感器的蒙皮探索

第六章总结

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文