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陈刚,王校培,宋军,唐军军,沈浩杰.某高载荷大后掠无人机复合材料机翼结构设计与试验验证[J].南京航空航天大学学报,2021,53(4):613-619
某高载荷大后掠无人机复合材料机翼结构设计与试验验证
Structural Design and Test Verification of Composite Wing for High Load and Large Sweepback UAVs
投稿时间:2021-03-23  修订日期:2021-05-11
DOI:10.16356/j.1005-2615.2021.04.016
中文关键词:  工程力学  机翼  结构设计  复合材料  强度分析  无人机
英文关键词:engineering mechanics  wing  structural design  composite  strength analysis  unmanned aerial vehicles (UAV)
基金项目:
作者单位邮编
陈刚 南京模拟技术研究所南京 210016 210016
王校培 南京模拟技术研究所南京 210016 210016
宋军 南京模拟技术研究所南京 210016 210016
唐军军 南京模拟技术研究所南京 210016 210016
沈浩杰 南京模拟技术研究所南京 210016 210016
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中文摘要:
      作为无人机上关键部件,机翼的结构设计对无人机的可靠性具有重要影响。针对某型高速、大机动无人机的承力要求,本文设计了一款相对厚度小、后掠角大、承载高的单闭室矩形梁式复合材料机翼,在ANSYS中建立了机翼的有限元模型,并采用von-Mises准则和Tsai-Wu准则分别对机翼中金属和复合材料结构进行了强度校核,同时利用地面静力试验对机翼的设计承载能力和有限元模型的准确性进行了试验验证。结果表明,有限元仿真结果与试验结果吻合度高,位移与应变误差均在允许范围之内。单闭室矩形梁式复合材料机翼具有工艺性好、承载能力强的特点,强度、刚度、有效载荷与机翼质量之比都超出了传统的无人机机翼,可以为未来更高性能复合材料机翼的设计提供参考。
英文摘要:
      As a key part of unmanned aerial vehicles (UAVs), the structural design of wings has an important effect on the reliability of UAVs. A small thickness, high sweepback and high-bearing composite wing with single-closed room and rectangular beam is designed to meet the requirements of high speed and large maneuvering UAVs. The finite element model of the designed wing is established in ANSYS software. The strength analysis of metal and composite structure in the wing is carried out using von-Mises criterion and Tsai-Wu criterion, respectively. The reliability of structure design and the accuracy of finite element model are verified by the static experiment. The results show that the simulation results have good agreement with the experimental data, and the error of displacement and strain is within the allowable range. The experimental results show that composite wing with single-closed room and rectangular beam has good technology, high bearing capacity and good symmetry. Its strength, stiffness and ratio of load to weight are beyond the traditional wing, which provides a reference for the structural design of higher performance composite wings.
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