航空复合材料翼面结构气动伺服弹性剪裁

摘要

本文对航空复合材料翼面结构进行了带主动控制系统、满足颤振速度及工艺尺寸要求的最小重量设计.采用亚音速偶极子格网法计算非定常气动力,用状态空间法计算翼面颤振速度,利用最佳控制理论进行最优控制设计,结构固有振动用谱变换Lanczos方法求得.机翼结构用有限元进行模拟,共采用金属及复合材料的杆元、受剪板元、正应力四边形及三角板元等,设计变量取为腹板板厚、杆元截面积及复合材料各定向铺层的厚度,目标函数取为结构重量,约束函数取为闭环颤振速度及工艺尺寸要求,优化问题用可行方向法求解,其中约束函数对设计变量的导数用差分法进行计算.文中对一个实验用机翼进行了颤振主动控制设计,对一个复合材料机翼进行了气动伺服弹性剪裁,证明本方法能充分考虑结构与控制系统的作用,具有很好的收敛性.