基於智慧型柔順變體機構的變體機翼基礎研究

《基於智慧型柔順變體機構的變體機翼基礎研究》是依託南京航空航天大學，由王幫峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於智慧型柔順變體機構的變體機翼基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王幫峰
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

本項目以變體飛行器為背景，研究用於實現變體機翼運動、變形的智慧型柔順機構及其驅動與感測的基礎問題。在學習鳥翼飛行及其肌肉與骨架結構等生物解剖學的基礎上，研究用於實現機翼變體，集成了智慧型材料驅動器的仿生柔順機構形式、驅動方式及其基本運動與變形機理；探索具有SMA絲等智慧型材料的仿生肌肉束型驅動器結構形式、功能特性、基本設計和控制方法；同時，基於熱電材料帕爾帖效應實現SMA快速簡單便捷地製冷，提高SMA驅動器的回響速度。最後，通過集成在蒙皮上的智慧型夾層，實現對機翼變形的分散式感測和測量。通過本項目的研究，可為實現變體機翼發展提供新的思路和途徑，為變體機翼的研究提供理論和實驗依據。

結題摘要

本項目以變體飛行器為背景，研究用於實現變體機翼運動、變形的智慧型柔順機構及其驅動與感測的基礎問題。首先，從仿生學的角度，對鳥類飛行觀察記錄和生物解剖學研究，得到與飛行有關的外部形態與內部結構；通過研究鳥翼飛行中翅膀的骨骼結構角度配置關係進行生物學系統，抽象出用於實現機翼變體的仿生學結構模型；參考生物翅膀肌肉與骨骼的集成和運動驅動形式進行變體機翼氣動布局最佳化，在此基礎上研究基於並在線上構的機翼變體結構與柔順結構的變體策略。其次，研究用於變體機翼的智慧型材料驅動器，在螺旋狀的彈簧形狀記憶合金驅動元件構型的基礎上，設計了能直接輸出扭矩的渦卷式彈簧，研究渦卷式彈簧的工作方式、製作工藝、裝配工藝，控制方法。同時對變體機翼超彈蒙皮進行形狀、鋪層最佳化與變形、承載功能的測試，最佳化後的蒙皮基體能夠實現在變形方向獲得遠高於平板結構的變形能力和在承載方向上獲得更高的承載能力。最後，研究了基於電阻應變測量的智慧型夾層分散式感測和基於光纖布拉格光柵測量的多功能變體機翼智慧型蒙皮，實現了機翼變形的分散式感測測量和損傷監測；在此基礎上，進一步研究集成了SMA絲的具有主動變形功能的變體機翼蒙皮技術，利用SMA的形狀記憶效應驅動蒙皮主動變形，以實現機翼變體。通過本項目的研究，可為實現變體機翼發展提供新的思路和途徑，為變體機翼的研究提供理論和實驗依據。