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基于SMA卷簧的变体机翼驱动器研究

刘俊兵  
【摘要】:变体飞行器能够通过改变自身外形来适应不同的飞行条件,达到最优的气动特性。通常,变体飞行器的机翼需要具有变形功能,但由于驱动技术的限制,传统机械式驱动方式的传动系统复杂,占用空间较大,会对飞机的机动性造成影响。由于形状记忆合金具有其大功重比、驱动条件低和驱动结构简单等优点,因此在变体机翼驱动研究中,作为一种高效清洁的驱动元件,将会起到越来越大的作用。本文基于形状记忆合金材料设计了一种机翼后缘驱动器,并进行了测试。主要研究内容包括:首先,本文设计了一种形状记忆合金平面卷簧驱动和蜗轮蜗杆传动的机翼后缘驱动器。该驱动器既增大了输出扭矩,又满足了机翼后缘大角度变形。通过理论建模,推导了驱动器在不同条件下的输出性能,并通过三种加热方式的对比确定了其最佳激励方式。其次,本文对驱动材料进行了三点弯测试,得到了适合驱动的热处理方式。针对需要测试的驱动元件,设计并制作了满足测试要求的温控测试系统。基于该温控系统,对驱动元件样件进行了力学性能测试,确定了其预紧角度和力学性能参数。最后,本文对驱动器样件进行了驱动周期测试,得到了最优激励频率。并且对样件分别进行了空载和加载测试,验证了该驱动器的负载能力和驱动机翼后缘的大角度变形能力。


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