【摘 要】
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智能旋翼技术在降低直升机振动水平等方面有重要意义,因此近年来成为研究的热点而备受关注。智能旋翼技术是基于智能材料驱动元件的压电效应,对桨叶进行主动控制的技术,其所
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智能旋翼技术在降低直升机振动水平等方面有重要意义,因此近年来成为研究的热点而备受关注。智能旋翼技术是基于智能材料驱动元件的压电效应,对桨叶进行主动控制的技术,其所用驱动元件尤为重要,MFC作为新型的驱动元件具有体积小、重量轻、响应速度快等特点,在智能旋翼技术应用中具有广阔的前景,本文在此背景下采用理论分析、仿真模拟、实验研究等方法,利用MFC驱动元件设计并优化智能旋翼桨叶结构,对其进行主动扭转控制。具体的工作如下:(1)探讨了压电效应机理与压电方程,对压电纤维驱动器MFC进行建模仿真,分析压电材料的各组分材料和压电元件结构尺寸(聚合物层厚度、分支电极中心距、分支电极宽度、纤维间距、纤维截面尺寸等)对元件驱动性能的影响。(2)结合某直升机旋翼要求,建立基于MFC驱动的旋翼桨叶模型,利用有限元方法研究在不同受载情况下桨叶的扭转角与MFC驱动电压、MFC数量、MFC布局的影响关系;对结构中MFC的布局进行优化分析,重新设计智能旋翼桨叶模型,使桨叶模型在相同驱动条件下扭转角增大约3.11倍。(3)搭建实验测试平台,利用简化实验模型,研究了MFC驱动电压对结构尖端扭转角的影响,并与仿真数据结果进行对比,发现结构扭转角随驱动电压的增大而增大且仿真数据与实验结果有较好的一致性。
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