Оптимизация конструктивно-силовой схемы крыла беспилотного летательного аппарата из композиционных материалов с ограничениями по аэродинамической форме

• Автор: Нгуен Хонг Фонг
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Г ЛАВА 1. Постановка задачи

ГЛАВА 2. Упругие характеристики слоистых композитов

2Л. Монослой и его механические характеристики

2.2. Теоретический расчет характеристик упругости монослоя

2.2.1. Продольный модуль Е]

2.2.2. Поперечный модуль Ег

2.2.3. Коэффициент Пуассона

2.2.4. Модуль сдвига в плоскости

2.3. Структура пакета из композиционного материала
2.4. Преобразования параметров жесткости монослоя при повороте системы координат
2.5. Обобщенные параметры жесткости композиционного пакета
Г ЛАВА 3. Основные критерии разрушения композитов
3.1. Анализ разрушения монослоя
3.2. Критерий разрушения монослоя
3.3. Сравнение критериев разрушения
3.3.1. Плоское двунаправленное напряжение
3.3.2 Не осевое нагружение
ГЛАВА 4. Моделирование кессона крыла беспилотного летательного аппарата
4.1. Моделирование обшивки
4.2. Моделирование стенок лонжеронов и нервюр
4.3. Моделирование поясов лонжеронов и стрингеров
ГЛАВА 5. Определение нагрузок на крыло
5.1. Алгоритм расчета нагрузок на упругое крыло большого удлинения в
маневренных случаях нагружения

5.2. Упрощенный метод вычисления нагрузки на крыле БПЛА
5.3. Сравнение двух методов определении нагрузок
ГЛАВА 6. Результаты оптимизации
6.1. Построение оптимизационной модели
6.2. Результаты оптимизации
6.3. Оценка потери аэродинамических характеристик за счет упругости
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Проектирование сложной силовой авиационной конструкции на начальном этапе является комплексной инженерной проблемой, решение которой осложняется тем, что практически ее не удается полностью формализовать, т. е. осуществить математическую постановку задачи с последующим отысканием решения методами математики.
Процесс проектирования в конечном итоге является логически согласованным синтезом обобщенных результатов предшествующего опыта, результатов фундаментальных экспериментальных и теоретических исследований, имеющих влияние на предмет проектирования, и, наконец, полученных в процессе математической оптимизации рациональных параметров и функций распределения жесткостей, масс конструкций. Без создания или, лучше сказать, без правильного формирования инженерной методологии проектирования невозможно эффективное применение современных математических методов оптимизации, причем использование математических методов должно сочетаться с традиционными инженерными методами как для целей проверки достоверности расчетных математических моделей, так и для учета не формализуемых факторов, влияющих на выбор конструктивного решения.
Существование летательных аппаратов (ЛА) любого типа очень жестко зависит от лимитов на относительную массу конструкции. Так, все самолеты, по статистическим данным, имеют относительную к взлетной массу конструкции в пределах от 20% до 32%. Чтобы удовлетворить этому жесткому лимиту, необходимо выполнить ряд параметрических исследований, варьируя геометрическими параметрами конструкции, физическими характеристиками конструкционных материалов, условиями внешнего нагружения и аэродинамических воздействий, и выбрать наилучшее решение. Выбору этого решения препятствует большое число противоречивых требований, связанных с проектными параметрами определенными зависимостями. В некоторых случаях эти зависимо-

60 50 40 I

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.
Рисунок 6. Зависимость модуля упругости монослоя от относительного содержания в нем волокна
Ниже приведена таблица с паспортными данными по материалу Hex Ply М21 /34%/UD 194/IMA, которые использовались как пример для расчёта по приведенным выше формулам характеристик жесткости этого материала.
Материал Em кгс/мм2 En- кгс/мм2 El2+ кгс/мм2 E12- кгс/мм2 Ga кгс/мм2 г9n б м Y гр/см
Углепластик Hex Ply М21/34%/UD 194 /IMA. 17800 14700 860 860 300 0.3 од 84 1,
Таблица 4. Характеристики жесткости монослоя.