[發(fā)明專利]一種三維蒙皮設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010545536.7
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111523181B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彬文;呂帥帥;楊宇;王志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06T17/00
• 代理公司: 北京航信高科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉傳準(zhǔn)

本申請屬于柔性蒙皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種三維蒙皮設(shè)計(jì)方法，所述方法包括：沿柔性蒙皮長度方向設(shè)置有多段不同厚度的區(qū)域，在每個(gè)厚度區(qū)域內(nèi)沿著寬度方向設(shè)置有m個(gè)展向厚度控制點(diǎn)；構(gòu)建蒙皮厚度H在寬度方向上的多項(xiàng)式函數(shù)，計(jì)算多項(xiàng)式函數(shù)的參數(shù)，從而形成在寬度方向上的蒙皮厚度分布模型；以展向厚度控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)和各控制點(diǎn)的蒙皮厚度值為優(yōu)化變量，以柔性蒙皮的整體變形誤差最小為優(yōu)化目標(biāo)，對三維蒙皮結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本申請?jiān)诳紤]了展向拉伸、壓縮和剪切帶來的高應(yīng)變問題，并通過使展向蒙皮厚度連續(xù)變化、各翼型截面內(nèi)長桁位置相同等手段，避免了發(fā)生應(yīng)力集中和長桁扭轉(zhuǎn)的問題，盡量降低了蒙皮和長桁的應(yīng)變水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于柔性蒙皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種三維蒙皮設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)高升力裝置相比，光滑連續(xù)變彎度機(jī)翼前緣具有提升氣動(dòng)效率和降低氣動(dòng)噪聲的優(yōu)勢。柔性蒙皮作為變彎度機(jī)翼前緣的關(guān)鍵組成部分，其變形精度對氣動(dòng)效率的提升具有決定性作用。已有研究成果表明，柔性蒙皮7mm的變形偏差，即可造成機(jī)翼的升力系數(shù)降低4%，升阻比降低10%。

變厚度柔性蒙皮是變彎度機(jī)翼前緣最具應(yīng)用前景的設(shè)計(jì)方案，目前對該方案的研究大多集中于二維翼型截面，而其最終的應(yīng)用對象是具有后掠角和根稍比的三維機(jī)翼結(jié)構(gòu)。若將現(xiàn)有二維柔性蒙皮的厚度分布設(shè)計(jì)方法直接應(yīng)用于三維結(jié)構(gòu)，柔性蒙皮表面會(huì)產(chǎn)生凹凸不平和各翼型截面下垂角度不同的現(xiàn)象，即畸形變形和不協(xié)調(diào)變形，外形質(zhì)量無法滿足氣動(dòng)要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N三維蒙皮設(shè)計(jì)方法，解決三維柔性蒙皮在變形過程中出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)變形和畸形變形問題，使三維柔性蒙皮具有高精度的下垂體外形。

本申請?zhí)峁┑娜S蒙皮系統(tǒng)，包括：

機(jī)翼前梁，包括梁以及位于所述梁兩端的上固定部與下固定部；

柔性蒙皮，呈彎曲條帶狀，所述柔性蒙皮包括沿長度方向位于條帶狀兩端的第一端與第二端，以及包括沿垂直于條帶狀長度方向的寬度方向的第一側(cè)與第二側(cè)，所述柔性蒙皮的兩端分別固定在所述機(jī)翼前梁的上固定部與下固定部上；

多個(gè)加強(qiáng)長桁，設(shè)置在所述柔性蒙皮的彎曲內(nèi)表面，各加強(qiáng)長桁沿所述柔性蒙皮的寬度方向自第一側(cè)延伸至第二側(cè)；

連桿機(jī)構(gòu)，其一端設(shè)置有第一鉸接點(diǎn)及第二鉸接點(diǎn)，通過所述第一鉸接點(diǎn)鉸接到所述機(jī)翼前梁上，通過第二鉸接點(diǎn)鉸接到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，連桿機(jī)構(gòu)的另一端連接所述加強(qiáng)長桁；

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，固定在機(jī)翼前梁上，用于驅(qū)動(dòng)所述連桿機(jī)構(gòu)繞鉸接點(diǎn)偏轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)所述柔性蒙皮變形。

優(yōu)選的是，所述柔性蒙皮沿所述長度方向設(shè)置有多段不同厚度的區(qū)域，每個(gè)不同厚度的區(qū)域內(nèi)沿長度方向的厚度相同，每個(gè)不同厚度的區(qū)域內(nèi)沿寬度方向的厚度變化。

優(yōu)選的是，每個(gè)所述加強(qiáng)長桁均各自設(shè)置在一個(gè)獨(dú)立的區(qū)域內(nèi)。

本申請?zhí)峁┑娜S蒙皮設(shè)計(jì)方法，對如上所述的柔性蒙皮的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，所述方法包括：

步驟S1、沿所述柔性蒙皮長度方向設(shè)置有多段不同厚度的區(qū)域R₁，R₂，…，R_n，在每個(gè)厚度區(qū)域內(nèi)沿著寬度方向設(shè)置有m個(gè)展向厚度控制點(diǎn)P₁，P₂，…，P_m；

步驟S2、構(gòu)建蒙皮厚度H在寬度方向上的多項(xiàng)式函數(shù)，按照展向厚度控制點(diǎn)個(gè)數(shù)m及展向厚度控制點(diǎn)在寬度方向上的坐標(biāo)計(jì)算所述多項(xiàng)式函數(shù)的參數(shù)，從而形成在寬度方向上的蒙皮厚度分布模型；

步驟S3、以展向厚度控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)m和n*m個(gè)控制點(diǎn)的蒙皮厚度值為優(yōu)化變量，以所述柔性蒙皮的整體變形誤差最小為優(yōu)化目標(biāo)，對由所述蒙皮厚度分布模型生成的三維蒙皮結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。