太阳能无人机机翼复合材料主梁铺层优化

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20240328.016

复合材料科学与工程 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (3): 108-112.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20240328.016

太阳能无人机机翼复合材料主梁铺层优化

邓忠, 支亚非, 程家林, 杨文

航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司,成都 610092

收稿日期:2023-03-27 出版日期:2024-03-28 发布日期:2024-04-22
作者简介:邓忠(1995—),男,硕士,助理工程师,主要从事复合材料方面的研究。

Layer optimization of composite material for wing girder of solar UAV

DENG Zhong, ZHI Yafei, CHENG Jialin, YANG Wen

AVIC Chengdu Aircraft Industrial (Group) Co., Ltd., Chengdu 610092, China

Received:2023-03-27 Online:2024-03-28 Published:2024-04-22

摘要/Abstract

摘要： 太阳能无人机采用超大展弦比机翼,巡航速度低,机翼载荷较小,不能负担过大的结构重量飞行,因此对飞机结构重量的要求严苛。太阳能无人机机翼主梁采用复合材料圆管的形式,机翼主梁占机翼结构的大部分重量,因此需要对机翼复合材料主梁的铺层进行优化设计,以减轻机翼主梁的重量,优化主梁结构传力效果。首先建立了太阳能无人机单边机翼的有限元模型,然后依次对机翼复合材料主梁进行铺层形状优化、铺层厚度优化与铺层顺序优化,优化后机翼主梁重量下降18.68%,最大应力下降21.16%,翼尖变形下降5.9%。

关键词: 太阳能无人机, 复合材料, 铺层优化

Abstract: Solar UAV adopts super aspect ratio wing, which has low cruise speed, low wing load and can not fly with excessive structural weight. Therefore, it has strict requirements on the weight of aircraft structure. The wing girder of the wing accounts for most of the weight of the wing structure, so it is necessary to optimize the layer of the composite wig girder to reduce the weight of the wing girder and optimize the structural force transmission effect. First, the finite element model of the half wing of the solar UAV is established, and then the shape, the thickness and the order of the wing girder composite is optimized. After optimization, the weight of the wing girder decreases by 18.68%, the maximum stress decreases by 21.16%, and the tip deformation decreases by 5.9%.

Key words: solar UAV, composite material, layer optimization

中图分类号:

TB332

邓忠, 支亚非, 程家林, 杨文. 太阳能无人机机翼复合材料主梁铺层优化[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 108-112.

DENG Zhong, ZHI Yafei, CHENG Jialin, YANG Wen. Layer optimization of composite material for wing girder of solar UAV[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2024, 0(3): 108-112.

参考文献

[1] 赵炜, 赵钱, 黄江流, 等. 临近空间太阳能无人机在现代战争中的应用[J]. 空天防御, 2020, 3(2): 85-90.
[2] 闫清云, 刘峰, 王卓煜. 太阳能无人机发展综述[J]. 飞机设计, 2021, 41(2): 1-5, 12.
[3] 石文, 李广佳, 仪志胜, 等. 临近空间太阳能无人机应用现状与展望[J]. 空天技术, 2022(1): 83-90.
[4] MANOJ V, HARSHITH T N, DARSHAN G J, et al. Design and analysis of high altitude pseudo satellite(HAPS)[J]. International Journal of Engineering Science & Research Technology, 2020, 9(1): 31-46.
[5] HARASANI W, KHALID M, ARAIN, et al. Initial conceptual design and wing aerodynamic analysis of a solar power-based UAV[J]. The Aeronautical Journal, 2014, 118(1203): 540-554.
[6] SHIAU J K, MA D M. Development of an experimental solar-powered unmanned aerial vehicle[J]. Journal of the Chinese Institute of Engineers, 2015, 38(6): 701-713.
[7] 刘峰, 闫清云, 王卓煜. 全复合材料太阳能无人机结构设计与分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022(4): 32-39.
[8] GAO X Z, HOU Z X, GUO Z, et al. Reviews of methods to extract and store energy for solar-powered aircraft[J]. Renewable & Sustainable Energy Review, 2015, 44: 96-108.
[9] 金礼芬, 蒲建, 杨文斌, 等. 太阳能无人机的能源系统技术与发展趋势[J]. 信息记录材料, 2022, 23(6): 13-16.
[10] 耿发贵, 李强, 宋薛思, 等. 基于冲击损伤的复合材料气瓶铺层顺序优化设计[J]. 复合材料学报, 2022, 39(2): 777-787.
[11] 许英杰, 孙勇毅, 杨儒童, 等. 考虑强度与固化变形的复合材料加筋壁板铺层优化方法[J]. 计算力学学报, 2021, 38(3): 297-304.
[12] 白国栋, 童小燕, 姚磊江. 基于深度学习的复合材料铺层优化方法[J]. 复合材料科学与工程, 2020(7): 68-73.
[13] 王彬文, 张长兴, 郭文杰, 等. 考虑屈曲的复合材料加筋壁板铺层顺序优化[J]. 复合材料学报, 2021, 38(12): 4123-4137.
[14] 冯消冰, 黄海, 王伟. 大型风机复合材料叶片铺层优化设计[J]. 玻璃钢/复合材料, 2013(3): 3-7.
[15] 沈浩杰, 陈刚, 夏杨. 某型无人机复合材料机翼结构尺寸优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2021(12): 82-88.

太阳能无人机机翼复合材料主梁铺层优化

Layer optimization of composite material for wing girder of solar UAV

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[1]	王孟, 刘程, 张玉, 贾航, 乔越, 蹇锡高. 成型温度对CF/PPEK复合材料的缺陷和力学性能影响[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 5-12.
[2]	史洪源, 任文坚, 党杰, 周鹏. 玻璃纤维增强复合材料超声检测声场的CIVA仿真与试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 20-24.
[3]	杨思鑫, 曹忠亮, 顾付伟. 双三角点阵夹芯结构低速冲击下的动态响应与失效机制[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 25-34.
[4]	张斌, 赵晶, 王世杰. Kagome点阵结构参数对其压缩特性的影响及轻质化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 35-42.
[5]	王宇轩, 曹东风, 胡海晓, 李书欣. 计及层内和层间的L形层合板失效的数值研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 43-53.
[6]	耿健, 董九志, 梅宝龙, 蒋秀明. 三维四向碳/碳复合材料力学性能预测与试验验证[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 54-60.
[7]	高坤, 张兆恒, 邢亚娟, 左小彪, 王博尧, 赵泽华. 含磷POSS阻燃乙烯基酯树脂性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 61-64.
[8]	郑子君, 乔英, 邵家儒. 基于机器视觉的短纤维复合材料的取向度提取方法[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 65-72.
[9]	许晓婷, 郝恩全, 邵慧奇, 邵光伟, 毕思伊, 陈南梁, 蒋金华. 三维大隔距机织间隔织物柔性复合材料的服役性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 73-78.
[10]	苏桐, 胡果馨, 刘振. 全碳纤维复合材料太阳能无人机机翼结构优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 79-83.
[11]	伍强, 赵凯, 刘鹏飞, 张涛涛, 朱德勇. Z形纤维增强复合材料层压板固化变形分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 84-90.
[12]	宋贵宾, 黄光启, 杨胜春. 复合材料层压板胶接挖补修理分析方法及影响因素研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 91-96.
[13]	王耀, 邵丹丹, 雷炳育. 共沉淀析出-热压技术制备高储能性能复合材料薄膜[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 97-102.
[14]	张仲香, 刘宝锋, 方晨鑫, 陈文光, 顾育慧, 李军向. 沙戈荒环境下风电叶片中复合材料耐高温性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 103-107.
[15]	彭公秋, 白钰, 钟翔屿, 张连旺, 包建文, 曹正华. 干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的研究进展[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 113-120.