飛行器智慧型結構系統的集成研究

《飛行器智慧型結構系統的集成研究》是依託南京航空航天大學，由袁慎芳擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：飛行器智慧型結構系統的集成研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：袁慎芳
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

本項目將以智慧型結構在飛行器上的套用為牽引，以申請單位和合作單位長期積累的有關飛行器智慧型結構的研究成果和經驗為基礎，並把握國內外最新研究進展，研究飛行器智慧型結構系統集成中的關鍵科學問題。重點研究兩類智慧型結構系統的集成：健康監測智慧型結構和流場控制智慧型結構。著重解決：1. 智慧型結構系統集成中的綜合管理及協作、滿足機載要求的設計方法、規範化功能元件集成方法等共性問題；2. 健康監測智慧型結構系統集成中載荷－結構－損傷－感測器－監測系統的建模、大尺寸和複雜結構形式下的感測、監測策略、結構損傷的參數提取、最佳化與評估方法、系統的管理與信息融合方法；3. 流場控制智慧型結構系統集成中的蒙皮及構型設計方法、感測和複合高效驅動機理、前後緣自適應變體結構與機翼剛性盒段結構的集成、翼面流場的主動控制理論和方法等問題；同時進行典型飛行器智慧型結構系統的集成與功能驗證，為我國軍民用飛機的自主研製提供技術儲備和支持。

結題摘要

項目開展飛行器智慧型結構系統的集成研究，創新成果如下：（1）針對資源嚴格受限下多部件的並行監測難題，提出結構的分散式、輕量化監測及其能量自供給方法，發明了系列結構監測用無線感測網路節點，提出網路的修複方法，提出了增強型同步開關ESSH能量回收技術，回收效率明顯提高；（2）突破航空結構大尺寸、高可靠性監測難題，發明了柔性壓電智慧型夾層感測器陣列實現方法及壓電結構大面積健康掃查方法，研發世界上首套壓電結構健康監測集成掃查系統，並形成系列，掃查面積比常規方法提高10倍以上，掃查速率提高3倍以上；（3）針對複雜結構形式的航空結構損傷監測，發現了基於聲學互易原理的結構彈性波頻散補償效應，建立彈性波時間反轉合成機制，實現結構微弱損傷信號的聚焦增強，顯著提高了損傷成像的準確性，大型複合材料盒段上脫層損傷的解析度達直徑2cm，衝擊定位誤差≤±2cm；（4）針對多種結構損傷的關聯診斷難點，提出了協作型結構健康監測與損傷評估機制，提出了健康監測系統主體實現方法、體系架構、本體和推進器實現方法、基於協作和共享方法的社會行為和學習行為機制，通過協同監測和評估提高了損傷診斷準確性；（5）成功合成了可回復變形率達到200%的苯乙烯基形狀記憶聚合物材料，實現了基於形狀記憶聚合物的可變性機翼前緣結構的集成，最大變形可達20°；（6）分別提出柔性結構單元和可變形蜂窩結構及基於上述單元結構的的柔性蒙皮實現方法，研製了伸縮式充壓管驅動器、壓電疊堆泵驅動器及其分散式驅動系統,實現了大驅動力和驅動位移，以某無人機機翼為對象，實現了基於柔性結構單元和可變形蜂窩的2種後緣變彎度機翼集成。發表學術論文100餘篇，其中SCI收錄32篇、EI收錄41篇、ISTP收錄7篇；共申請國家發明專利36項，其中已授權18項，獲軟體著作權7項，鑑定成果3項，獲國防技術發明二等獎1項；申請並獲得歐盟第七框架國家合作項目，主辦3次國際會議，國際會議大會報告、大會副主席、分會主席、科學委員會及組委會成員近20餘次，出國學術交流15人次，邀請國外專家來華交流20餘人次；培養博士生28人，其中已畢業18人，培養碩士生近60人，已畢業34人、論文已送審17人。2人入選國家傑出青年基金、2人入選教育部“新世紀優秀人才計畫”。成果已在先進戰機、大型運輸機、大型民機等多個國家航空重點型號工程中套用；填補了技術空白。