十公斤级民用复合材料固定翼无人机结构设计与强度分析
民用航空器结构强度分析与优化设计
民用航空器结构强度分析与优化设计随着国家经济的快速发展，民用航空事业也蓬勃发展。
航空器结构强度分析与优化设计成为民用航空事业中的一门重要技术。
本文将探讨民用航空器结构强度分析与优化设计的相关知识。
一、航空器结构强度分析航空器结构强度是指航空器的各个部件能够承受外部载荷而不产生破坏或变形的能力。
航空器结构强度分析主要包括两方面的内容，一是载荷分析，二是应力分析。
载荷分析是指对各种外部载荷进行分析，其中包括机身重量、风压、气动力、温度应力等。
这些载荷将会作用于飞机的各个部件上，产生影响。
在进行载荷分析时，需要对各种载荷进行合理的模型建立，并结合飞机的系统参数等进行综合分析。
应力分析是指对航空器各部件在载荷作用下的应力进行分析。
应力分析的内容主要包括弯曲应力、剪切应力和压缩应力等。
在进行应力分析时，需要考虑材料的强度、刚度等特性，对结构进行分析计算，从而得出合理的仿真结果。
二、航空器结构强度优化设计航空器结构强度优化设计是在航空器设计的过程中，以航空器结构强度为中心，通过各种手段实现航空器结构强度的最优化。
结构强度优化设计可分为以下三个方面。
一是结构形状优化设计。
在进行结构形状优化设计时，需要考虑到结构的强度、刚度等特性，通过优化结构的形状和材料，使其最优化。
二是结构材料优化设计。
结构材料优化设计是指在保证结构强度的基础上，通过优选材料等方式，实现结构的轻量化和高强度。
三是结构布局优化设计。
结构布局优化设计是指通过调整结构的布局，优化结构的刚度和强度等特性，从而提高结构的性能。
三、结论航空器结构强度分析与优化设计是保证航空器安全的重要技术。
在进行航空器结构强度分析时需要对各种载荷进行分析，结合材料的强度、刚度等特性和结构进行计算分析，从而得出合理的仿真结果。
在进行航空器结构强度优化设计时，需要考虑到结构的强度、材料和布局等因素，通过优化的方式实现结构强度的最优化。
全复合材料无人机机翼结构优化设计的开题报告
全复合材料无人机机翼结构优化设计的开题报告一、选题背景及意义随着航空技术的不断发展，无人机的应用也越来越广泛，其使用于国防、民用、科研等领域。
然而，随着使用环境的不同，对于无人机的要求也逐渐提高。
机翼作为无人机的重要组成部分之一，其结构设计对整个无人机的性能和稳定性起到至关重要的作用。
为了提高无人机的飞行性能，实现长时间的高空作业，设计一种轻量化、高强度、抗疲劳、耐腐蚀的机翼材料是至关重要的，全复合材料无人机机翼结构可以满足这些要求。
因此，本文将研究全复合材料无人机机翼结构的优化设计。
二、研究内容本论文将研究全复合材料无人机机翼的结构优化设计，主要包括以下内容：1、调研全复合材料无人机机翼的技术现状和发展趋势；2、学习常用的优化设计方法和软件，选择适合的优化工具，建立机翼结构模型；3、优化设计，以降低整体重量、提高强度和稳定性为优化目标，选用NSGA-II等多目标优化算法进行设计优化；4、分析优化结果，得出全复合材料无人机机翼结构的最优或最优近似解。
三、研究方法和技术路线本研究将采用以下方法和技术路线：首先，对全复合材料无人机机翼的结构进行调研，了解国内外的技术动态和发展趋势；其次，在掌握机翼结构设计知识的基础之上，学习常用的优化设计方法和软件，选用合适的工具，建立机翼结构模型；然后，利用NSGA-II等多目标优化算法进行方案优化设计，在满足降低重量、提高强度和稳定性等多方面要求的前提下，得出最优或最优近似解；最后，对优化结果进行分析，发现问题或提出建议。
四、预期成果本研究的预期成果包括以下几个方面：1、在全复合材料无人机机翼设计领域取得重要进展；2、全面调研全复合材料无人机机翼的技术现状和发展趋势；3、研究并选择合适的优化工具和算法，建立机翼结构模型；4、提出优化设计方案和策略，并得到最优或最优近似解；5、对优化结果进行分析，为后续研究工作提供可靠的基础数据和宝贵的经验借鉴。
五、进度安排本研究的进度安排如下：第一阶段（2周）：调研全复合材料无人机机翼的技术现状和发展趋势；第二阶段（4周）：学习常用的优化设计方法和软件，选择适合的优化工具，建立机翼结构模型；第三阶段（6周）：优化设计，选用NSGA-II算法进行设计优化；第四阶段（2周）：分析优化结果，得出全复合材料无人机机翼结构的最优或最优近似解；第五阶段（2周）：完成论文基本结构和细节编写；第六阶段（4周）：检查修改论文，并提交答辩。
重载四旋翼无人机结构优化设计与强度计算
重载四旋翼无人机结构优化设计与强度计算刘峰;喻辉;高鸿渐;代海亮;马佳【摘要】多旋翼无人机结构设计是无人机研制的重要环节,结构优化设计方法是保证无人机安全飞行、提高无人机性能的关键.根据重载四旋翼无人机性能要求,设计一款最大有效载荷10 kg、可折叠、质量轻、强度高的四旋翼无人机.建立无人机结构有限元模型,基于实际工况对机臂及中心板进行静力及屈曲分析;对机臂及中心板的铺层方案进行优化,校核结构强度、刚度和稳定性;并搭建无人机静力测试平台,完成重载四旋翼无人机结构静力加载试验.结果表明:相对结构初始铺层方案,机臂减重43％,中心板减重35％,全机结构累计减重560 g;试验测点的应变值与分析值相对误差小于15％,验证了无人机有限元模型和优化设计方案的可靠性.【期刊名称】《航空工程进展》【年(卷),期】2018(009)001【总页数】8页(P99-106)【关键词】四旋翼;无人机;结构设计;复合材料;优化【作者】刘峰;喻辉;高鸿渐;代海亮;马佳【作者单位】中国民用航空飞行学院航空工程学院,广汉 618307;中国民用航空局第二研究所通用航空研究所,成都 610041;中国民用航空飞行学院航空工程学院,广汉 618307;中国民用航空飞行学院航空工程学院,广汉 618307;中国民用航空飞行学院航空工程学院,广汉 618307【正文语种】中文【中图分类】TB1210 引言现代化工、桥梁及电力建设等领域会涉及特殊环境作业问题，由于地理环境恶劣、工作环境危险，此类作业通常比较棘手[1-3]。
四旋翼无人机的出现能够有效解决此类问题。
但普通四旋翼无人机有效载荷低、续航时间短，无法满足作业需求。
重载四旋翼无人机可为特殊环境作业提供全新平台，四旋翼无人机方便携带作业设备，长航时可有效提高作业效率。
另外，在农业植保、地质勘测、快递运送、抢险救灾、刑事侦查及反恐等领域，重载四旋翼无人机均具有重要的应用价值[4-8]。
某型无人机复合材料机翼大梁准等强度设计与有限元分析
Ｑｕ ａ ｓ ｉ －Ｅ ｑ ｕ ａ ｌ Ｓｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
ｆ ｏ ｒ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ Ｗｉ ｎ ｇ Ｂ ｅ ａ ｍ ｏ ｆ Ｘ ＵＡＶ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｎ ａ ｕ ａ ｌ ｎ ｏ ２ ｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ Ｉ － ｂ ｅ ａ ｍ ｓ ｉ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ
优化设计 。 同时完成大梁的强度、 刚度 与稳定性校核 ； 大梁结构减重可达 ２ ９ ％； 铺层设计 时必须考虑受压缘条和受剪切腹 板 的稳定性 问题 ， 否则大梁根部高应力 区会 出现局部屈 曲。
关键词 ： 无 人机 ； 复合 材 料 ； 机翼； 工宇 梁 ； 优 化 设计 ； 有 限元 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｖ ２ １ ５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ６ — ０ ０ ５ ９ — ０ ４
第 ６期 ２ ０ １ ５年 ６月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ５ ９
某型无人机 复合 材料机翼 大梁准等 强度 设计 与有 限元分析
刘 峰， 马 佳， 张 春， 喻 辉
６ １ ８ ３ ０ ７ ） （ 中国民用航空飞行学院 航空工程学 院， 四川 广汉
飞行器机身结构的强度与刚度优化设计
飞行器机身结构的强度与刚度优化设计随着航空工业的发展和飞行器运输需求的增加，飞行器机身结构的强度与刚度优化设计变得尤为重要。
合理的结构设计可以提高飞行器的性能表现、降低重量和减少能量消耗。
本文将探讨飞行器机身结构的强度与刚度优化设计的关键因素，并提出一种有效的设计方法。
1. 强度与刚度的意义飞行器机身的强度与刚度是指机身在受到外力作用时的抗变形和抗损坏能力。
强度和刚度的提高可以增加飞行器整体的稳定性和安全性，以应对复杂的外部环境和各种飞行状态。
2. 关键因素（1）材料选择：优化设计的第一步是选择合适的材料。
常见的飞行器机身材料包括铝合金、碳纤维复合材料等。
不同材料的优缺点需考虑，包括强度、密度、可塑性等。
通过综合考虑这些因素，可以选择最适合的材料。
（2）结构形式：飞行器机身的结构形式对强度与刚度优化设计有着重要影响。
常见的结构形式包括蜂窝结构、复合壳体结构等。
选取合适的结构形式，既要考虑强度与刚度的需求，又要兼顾重量和制造成本。
（3）优化设计方法：强度与刚度优化设计中的核心是合理地分配材料和结构。
借助计算机辅助设计软件和数值分析方法，可以对现有结构进行优化，以实现最佳设计方案。
常用的方法包括有限元分析、参数化设计等。
3. 设计方法（1）有限元分析：有限元分析是一种常用的数值分析方法，可以模拟复杂结构的力学行为。
通过建立机身的有限元模型，可以进行强度和刚度的计算和分析，找到结构中的薄弱部位。
（2）参数化设计：参数化设计是指在设计过程中将设计变量参数化，通过调整参数值来改变设计方案。
通过建立参数化模型，可以遍历不同的参数组合，找到最优的设计方案。
这种方法可以节省时间和资源，并且适用于大规模设计问题。
4. 案例研究以某型客机机身的强度与刚度优化设计为例，通过有限元分析和参数化设计方法，得到了一种优化的设计方案。
结果表明，通过合理的材料选择和结构形式，可以减轻机身重量，提高机身的强度和刚度。
5. 结论飞行器机身结构的强度与刚度优化设计是航空工业中的重要研究方向。
固定翼无人机设计及性能分析
固定翼无人机设计及性能分析随着科技的不断进步，无人机已逐渐成为现代社会中重要的工具。
而固定翼无人机由于其稳定性和长时间飞行的特点，成为无人机设计中最主要的类型之一。
本文将讨论固定翼无人机的设计要素以及性能分析。
一、固定翼无人机的设计要素1. 机身结构固定翼无人机的机身结构对其飞行性能和稳定性有着重要影响。
一般情况下，机身采用轻质复合材料或铝合金制造，以减轻无人机的重量。
此外，机身的流线型设计和翼型的选择也需要考虑到空气动力学特性，以提高飞行效率和稳定性。
2. 翼展和翼载荷翼展和翼载荷是固定翼无人机的重要设计要素。
翼展决定了无人机的机翼气动特性，较大的翼展通常具有较好的升力性能和稳定性。
而翼载荷则与无人机的飞行任务密切相关，不同的任务需要不同的翼载荷配置，以实现最佳性能。
3. 推力和动力系统推力和动力系统是固定翼无人机的关键设计要素。
一般情况下，推力可以通过内燃机、电动机或者喷气式发动机来提供。
选择合适的动力系统需要考虑到无人机的重量、速度和续航能力等因素，以满足飞行任务的要求。
4. 载荷和传感器无人机的载荷和传感器系统是其应用领域的重要部分。
不同的任务需要搭载不同类型的载荷和传感器，如高清摄像机、红外传感器、多光谱相机等。
合理的载荷和传感器配置能够提高无人机的任务执行能力和数据收集效率。
二、固定翼无人机的性能分析1. 飞行性能固定翼无人机的飞行性能包括速度、续航时间和载荷能力等。
速度取决于动力系统的选取和外部环境的条件，续航时间则与飞机重量、动力系统的效率以及可以携带的燃料量有关。
载荷能力则取决于机身结构和翼载荷等设计要素。
2. 遥感能力固定翼无人机在农业、环境保护、测绘等领域有着广泛的应用。
它可以搭载高分辨率摄像机、红外传感器等设备，对地面进行精确测量和数据采集。
优化遥感能力是提高固定翼无人机性能的关键。
3. 协同作战能力固定翼无人机还可以搭载武器系统，具备协同作战能力。
这种能力可以极大地提高作战的灵活性和效果，减少风险。
高载质比的全复材无人机机翼结构设计与试验验证
高载质比的全复材无人机机翼结构设计与试验验证发表时间：2021-01-04T06:02:41.518Z 来源：《现代电信科技》2020年第13期作者：王维陶[导读] 机翼作为飞机上的主要承力结构，也大量地使用了复合材料，逐步出现了全复合材料机翼在无人机上的应用。
笔者的设计目标为尽可能提高全复合材料机翼的有效载荷与机翼质量之比（载荷／质量比，单位为Ｎ／ｇ）。
（航天神舟飞行器有限公司天津市 300300）摘要：无人机作为当今国际航空领域发展的一个热点，只有尽可能地降低结构重量，才能满足其低成本、长航时、大过载的要求。
机翼作为无人机主承力结构，承担了无人机大部分的气动载荷，是主要的升力部件，其结构性能对整个无人机的飞行性能起着决定性的作用。
因此，在保证结构强度的情况下，具有轻量化、高刚度特性的机翼结构是提高无人机各项性能的关键要素。
基于此，本文主要对无人机全复合材料机翼结构设计与试验验证进行分析探讨。
关键词：无人机；全复合材料；机翼结构设计；试验验证1前言机翼作为飞机上的主要承力结构，也大量地使用了复合材料，逐步出现了全复合材料机翼在无人机上的应用。
笔者的设计目标为尽可能提高全复合材料机翼的有效载荷与机翼质量之比（载荷／质量比，单位为Ｎ／ｇ）。
因此，首先建立一套能够有效预测全复合材料机翼破坏载荷的有限元模拟方法；然后，在此模拟方法的基础上，以载荷／质量比作为衡量机翼结构优劣的指标，设计并改进4种机翼结构布局形式（共包含多种不同铺层方式的机翼设计方案）；最终，获得具有较高承载效率的全复合材料机翼。
2 机翼结构设计为得到具有高结构承载效率的结构布局形式，建立并改进了１４种不同结构形式的全复合材料机翼，并为１４种结构形式赋予了不同的铺层方式，最终形成了１１７个机翼设计方案。
对１１７个机翼设计方案的数据进行统计处理，采用载荷／质量比的平均值以及最大值衡量该结构形式的承载效率，通过对比获得了较优的结构形式。
不同结构布局方案机翼的载荷／质量比如表1所示。
小型无人飞机复合材料典型结构形式分析_王建华
翼梁可采用硬铝合金结构（见图 6）和复合材料 预成型结构（见图 7）。
1) 硬铝合金结构为传统结构形式， 工艺方法成 熟，但金属结构与复合材料壁板粘接性能较差，在使 用过程中易剥离，梁弯边与壁板内形的吻合性较差， 间隙不均匀，影响胶接质量和重量。 同时，由于载荷 较小，一般采用板弯件，成本较低，但无法进行等强 度设计，会损失一定重量。
教练机 T R A I N E R
小型无人飞机复合材料典型结构形式分析
王建华， 陈令国， 朱成香， 胡定红 （洪都航空工业集团, 南昌 330024）
摘 要：先进复合材料以其高比强度、高比刚度的特性、显著的减重效益及良好的成型工艺性，逐渐成为小 型无人飞机的主体材料。复合材料容易实现整体固化成形，机械连接少，而小型无人机载荷小，结构形式相对简 单， 一般用玻璃纤维复合材料就能满足设计要求。 本文对小型无人飞机复合材料典型结构形式进行了详细分 析，可为小型无人飞机采用复合材料结构设计提供参考。
21复合材料预成型结构则可以很好地满足较复杂的机身外形面的要求根据应力水平可以方便地采用变厚度结构进行等强度设计既能满足结构强度要求又能最大限度的降低结构重量同时翼梁采用复合材料结构其材料各项性能包括粘接性能热膨胀系数与壁板接近翼梁弯边与机翼壁板软胶接可大大提高翼梁与机翼壁板的粘接强度降低热胀冷缩对胶结面的影响
面较小，蜂窝内需预浸一定厚度的胶粘剂，才能保证 胶接强度，蜂窝内预浸的胶粘剂的厚度不容易控制， 因此，胶接重量难以控制，这是蜂窝夹芯结构超重的 主要因素之一。
2） 在相同密度下，ROHACELL 泡沫是强度和刚 度最高的泡沫材料。 ROHACELL 泡沫板为闭孔结构， 各向同性, 平面和横向、 法向都有较高的剪切模量， 横 向 、法 向 变 形 小 ；100% 闭 孔 泡 沫 ， 不 易 受 潮 和 进 水 ； 可加温软化成型与面板贴合， 成型性能好； ROHACELL 泡沫板为闭孔结构，低树脂吸收率，而降 低树脂吸收率， 在一定程度上会优化夹层结构的重 量，减少面板和芯材之间的树脂量，使之与壁板胶接 面大，胶粘剂厚度均匀，从而提高胶接强度。
飞行器机身结构的强度与刚度优化设计方法
飞行器机身结构的强度与刚度优化设计方法飞行器机身结构的强度与刚度优化设计方法是航空工程中的重要研究方向之一。
为了确保飞行器在飞行过程中具有足够的强度和刚度，以及提高其飞行性能和安全性，科学家和工程师们致力于寻找高效的设计方法。
本文将介绍飞行器机身结构的强度与刚度优化设计方法，并探讨其在飞行器设计领域的应用。
一、飞行器机身结构设计的背景和挑战在飞行器的设计过程中，机身结构的强度和刚度是至关重要的指标。
机身结构必须能够承受各种外部载荷和飞行动力学力的影响，同时保持足够的刚度，以确保飞行器在高速飞行时不会发生形变和振动。
然而，机身结构的设计面临着一些挑战，例如，如何在保持足够强度和刚度的同时减少结构的重量，以提高飞行性能和降低燃料消耗。
二、飞行器机身结构的强度优化设计方法（1）材料优化选择：选择合适的材料是飞行器机身结构强度优化的第一步。
工程师们需要考虑材料的强度和刚度特性，以及材料的重量和成本。
常见的材料选择包括铝合金、复合材料和钛合金等。
通过使用高强度、低密度的材料，可以在不牺牲结构强度和刚度的前提下减轻机身结构的重量。
（2）结构优化设计：通过结构的形状、布局和连接方式等方面的优化设计，可以提高飞行器机身结构的强度。
例如，采用适当的流线型设计可以降低气动载荷，在飞行中减少结构受力；合理的加强筋和框架布局可以增加机身的承载能力；针对不同部位进行不同的连接方式选择，可以提高连接处的强度。
结构优化设计需要综合考虑飞行器的强度要求、重量要求和制造难度等因素。
三、飞行器机身结构的刚度优化设计方法（1）材料刚度选择：选择合适的材料刚度是飞行器机身结构刚度优化的关键。
对于需要较高刚度的部位，可以选择具有高模量的材料，如碳纤维复合材料。
同时，还可以采用层析布局来调整材料的刚度分布，使不同部位具有不同的刚度。
（2）结构刚度优化设计：通过在结构中添加适当的加强筋和支撑结构，可以增加飞行器机身的刚度。
此外，借助有限元分析和计算机模拟等方法，可以对机身结构进行系统地刚度优化设计。
无人机结构用复合材料及制造技术综述
无人机结构用复合材料及制造技术综述无人机结构的材料和制造技术对于无人机的性能和寿命具有重要影响。
复合材料由于具有重量轻、高强度、低热膨胀等特点，在无人机结构中得到了广泛应用。
本文综述了无人机结构的复合材料和制造技术。
一、复合材料在无人机结构中的应用复合材料是由两种或两种以上不同的材料经过化学或物理方法组合而成的新材料，其材料性能超过了单一材料的性能。
在无人机结构中，复合材料广泛应用于机身、机翼、舵面等部位。
1. 机身：无人机机身需要具备重量轻、高强度、耐腐蚀等特点，因此采用复合材料可以满足这些需求。
例如美国MQ-9猎鹰无人机采用复合材料制造机身，比同类无人机重量轻50%，飞行时间延长了数小时。
2. 机翼：无人机机翼需要具备高强度、刚度、疲劳寿命长等特点，因此采用复合材料可以提高机翼的性能。
例如美国RQ-4全球鹰无人机采用复合材料制造机翼，比同类无人机重量轻30%，飞行高度可以达到20000米以上。
3. 舵面：无人机舵面需要具备高强度、轻量化等特点，因此采用复合材料可以提高舵面的性能。
例如中国翼龙无人机采用复合材料制造舵面，比同类无人机重量轻25%，飞行时间延长了数小时。
二、复合材料制造技术在无人机结构中的应用无人机结构的制造技术对于无人机的性能和寿命具有重要影响。
复合材料制造技术由于具有高精度、高效益、低成本等特点，在无人机结构中得到了广泛应用。
常见的复合材料制造技术包括手工层压法、自动层压法、旋转成型法、注射成型法等。
1. 手工层压法：手工层压法是一种传统的复合材料制造技术，其工艺简单、成本低，但制造质量和效率较低。
手工层压法通常用于制造小批量或特殊形状的无人机结构部件。
2. 自动层压法：自动层压法是一种现代化的复合材料制造技术，其可以高效地制造大批量的无人机结构部件。
自动层压法可以采用单面模具或双面模具，可以实现复杂结构的无人机部件制造。
3. 旋转成型法：旋转成型法是一种旋转制造技术，其将预制的复合材料涂覆于旋转的模具上，通过热固化使其成型。
无人机结构用复合材料及制造技术综述
无人机结构用复合材料及制造技术综述摘要：随着无人机技术的不断发展，无人机的应用越来越广泛，而无人机的结构用材料也在不断地发展和改进。
本文主要介绍了无人机结构用复合材料及制造技术的发展现状和趋势，包括复合材料的种类、特点、制造工艺和应用等方面。
同时，本文还介绍了无人机结构用复合材料的优势和不足，以及未来的发展方向和挑战。
关键词：无人机；复合材料；制造技术；结构用材料一、引言随着无人机技术的不断发展，无人机的应用越来越广泛，无人机的结构用材料也在不断地发展和改进。
传统的金属材料虽然具有一定的强度和刚度，但是其密度较大，重量较重，不利于无人机的飞行和操控。
因此，复合材料作为一种新型的结构用材料，具有重量轻、强度高、刚度好、耐腐蚀等优点，被广泛应用于无人机的制造中。
本文主要介绍了无人机结构用复合材料及制造技术的发展现状和趋势，包括复合材料的种类、特点、制造工艺和应用等方面。
同时，本文还介绍了无人机结构用复合材料的优势和不足，以及未来的发展方向和挑战。
二、复合材料的种类和特点复合材料是由两种或两种以上不同材料组成的复合材料，具有多种优良的性能，例如强度高、刚度好、耐腐蚀、耐高温、重量轻等。
根据其组成材料的不同，复合材料可分为无机复合材料和有机复合材料两类。
1. 无机复合材料无机复合材料是由无机材料和基体材料组成的复合材料。
无机材料包括金属、陶瓷、玻璃等，基体材料包括树脂、橡胶、塑料等。
无机复合材料具有高强度、高刚度、耐高温、耐腐蚀等优点，但是其制造工艺复杂，成本较高，应用范围有限。
2. 有机复合材料有机复合材料是由有机材料和基体材料组成的复合材料。
有机材料包括纤维素、合成纤维、碳纤维等，基体材料包括树脂、橡胶、塑料等。
有机复合材料具有重量轻、强度高、刚度好、耐腐蚀等优点，制造工艺简单，成本较低，应用范围广泛。
三、复合材料的制造工艺复合材料的制造工艺主要包括手工层压、自动层压、注塑成型、挤出成型、旋转成型等。
现代民用无人机复合材料机翼结构设计
现代民用无人机复合材料机翼结构设计摘要飞机机翼是飞机的主要承受载荷的部位，机翼的结构性能会直接影响飞机的飞行性能。
随着飞机设计技术的快速成长，对飞机的航行时间以及载荷重量要求也越来越高。
复合材料属于一种新型的材料，具有重量轻、可设计强等特点。
复合材料结构可以整体成型，从而可以通过结构设计减少飞机的结构数量，使工艺更简单,在飞机机翼结构上采用复合材料设计能有效减轻重量。
目前飞机结构对复合材料的使用比例也越来越高，了解复合材料设计要求对飞机结构设计人员尤为重要。
我国疆域辽阔、人口众多，通过发展航空业可以减少人们出行和物流快递的时间，缓解地面交通压力，对我国的经济发展具有重要意义。
本文介绍了国内外复合材料在航空工业的使用现状，概括了复合材料的设计准则，讨论了复合材料飞机结构设计的好处。
结合在实习过程中的工作内容，以CATIA进行机翼结构的三维建模，绘制出机翼蒙皮、翼梁、翼肋数模，进行机翼结构设计分析，并展望该领域未来的发展前景。
关键词：飞机机翼飞机载荷复合材料飞行性能整体成型Composite wing structure design of civil uavABSTRACTAircraft wing is the main load bearing part of the aircraft, the structural performance of the wing will directly affect the flight performance of the aircraft. With the rapid development of aircraft design technology, the requirements of flight time and load weight are becoming higher and higher. Composite material is a new kind of material, which is light in weight and strong in design. Composite structure can be formed as a whole, which can reduce the number of aircraft structures through structural design, making the process easier, using composite design on the aircraft wing structure can reduce the weight. At present, the proportion of composite materials used in aircraft structure is also increasing, so it is particularly important for aircraft structural designers to understand the design requirements of composite materials. China has a vast territory and a large population. The development of the aviation industry can reduce the time for people to travel, logistics and express delivery, and relieve the traffic pressure on the ground, which is of great significance to the economic development of China. This paper introduces the application ofcomposite materials in aviation industry at home and abroad, summarizes the design criteria of composite materials, and discusses the advantages of structural design of composite materials for aircraft. Combined with the CATIA in the internship process to conduct the three-dimensional modeling of the wing, draw out the wing skin, the wing SPAR, the wing rib mathematical model, carry out the design and analysis of the wing structure, and look forward to the future development prospect of this field.Key words: aircraft wing aircraft load composite materialflight performance integral molding目录摘要 (I)ABSTRACT (I)1引言 (1)1.1设计目的和现实意义 (1)1.2复合材料机翼结构的发展过程 (2)1.2.1复合材料在国外航空公司的发展状况 (2)1.2.2我国复合材料飞机的发展状况 (2)2设计目标与设计要求制定 (3)2.1复合材料结构设计的一般原则 (3)2.1.1铺层设计原则 (3)2.1.2铺层比例 (3)2.2层合板设计 (4)2.3夹层板结构 (5)2.3.1面板 (5)2.3.2芯子 (6)2.3.3防水保护 (9)2.4开口设计准则 (10)2.5中、小开口的补强设计 (10)2.5.1大开口的补强设计 (11)3机翼总体布局 (11)3.1机翼主体结构 (11)3.2蒙皮设计 (12)3.2.1机翼上蒙皮设计 (13)3.2.2机翼下蒙皮设计 (13)3.3机翼梁设计 (14)3.4机翼肋设计 (16)3.4.1前肋 (16)3.4.2中肋 (17)3.4.3后肋 (18)4设计不足 (19)5结论 (19)5.1工作总结 (19)5.2工作展望 (19)参考文献 (20)致谢........................................................... 错误!未定义书签。
飞行器结构强度分析与优化设计研究
飞行器结构强度分析与优化设计研究随着科技的不断发展，人类的探索范围越来越广阔。
航空事业是现代技术的重要代表之一，人们对飞行器的探索和研究也越来越深入。
在这个领域中，结构强度分析和优化设计研究是至关重要的一环。
一、飞行器结构强度分析研究结构强度分析是指通过数值计算的方法，对飞行器结构在受到载荷影响下的应力变化进行分析。
这是设计飞行器的必要步骤，是保障飞行器安全的基础。
飞行器结构强度分析主要从以下几个方面进行：1.载荷分析载荷是指飞行器在飞行过程中所作用的力量，其大小和方向会对飞行器的结构产生影响。
载荷分析可以通过试验和数值分析两种方式进行。
试验方法是将模型装载在载荷试验机上，通过受力量大小和方向模拟载荷作用，得到相应的数据。
数值分析方法是通过有限元分析（FEA）等方法进行，模拟载荷的大小和方向，计算出飞行器受力情况。
2.材料力学性能分析在结构强度分析中，材料力学性能是至关重要的因素。
不同的材料受到外来载荷时会产生不同的应力变化，从而影响飞行器的结构强度。
对于材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等力学性能指标进行分析，有助于优化材料的使用，提高飞行器的强度。
3.有限元模型建立基于载荷分析和材料力学性能分析，可以建立飞行器的有限元模型。
建立有限元模型是进行结构强度分析的关键步骤。
它将飞行器结构的复杂形态透过有限元网格进行离散化，用有限元理论进行分析求解进而得到飞行器的应力分布情况。
4.应力分析有限元分析完成后，可以得到飞行器结构在不同载荷下的应力分布情况。
这项工作可以帮助设计人员确定结构中哪些部位受到的应力最大，进而对结构进行有针对性的优化设计。
二、飞行器优化设计研究在结构强度分析的基础上，需要进行优化设计，使得飞行器在保证结构强度的前提下，具有更好的飞行性能和经济性。
飞行器优化设计主要从以下几个方面进行：1.减重设计飞行器结构较为复杂，有些部位较多而冗余问题严重，存在较大的设计空间。
这就提供了优化飞行器重量的可能。
小型无人飞机复合材料典型结构形式分析
析 ． 为小 型 无 人 飞 机 采用 复合 材 料 结 构 设计 提供 参 考 。 可
关键 词 ： 型无 人 飞机 ； 合 材 料 ； 型 结 构 小 复 典
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航空器机身结构优化设计与强度分析
航空器机身结构优化设计与强度分析航空器机身结构的优化设计是通过使用先进的设计和分析工具来确定最佳的机身结构布局和材料选型，以满足强度和重量的要求。
早期的航空器机身结构多采用金属材料，如铝合金和钛合金，而现代航空器机身结构则更多地使用复合材料，如碳纤维复合材料。
在机身结构优化设计过程中，需考虑以下几个关键因素：1.强度要求：航空器机身要能够承受各种外部和内部载荷，在起飞、飞行和着陆等工况下不出现结构失效。
强度要求通常由载荷和应力条件来确定。
2.轻量化设计：航空器机身需要尽可能地轻量化，以减少燃油消耗和增加航程。
轻量化设计可以通过优化结构的布局、减少不必要的结构和材料，以及使用高性能、轻量化的材料来实现。
3.结构布局优化：在机身结构设计中，需要确定机身的整体布局和各个部件的位置。
布局的优化可以使机身结构更加均匀分布载荷，减小结构的局部应力集中。
4.材料选型：在机身结构设计中，需要选择合适的材料来满足强度和重量的要求。
常见的航空器机身结构材料包括金属材料和复合材料。
复合材料具有高强度、轻重量和良好的疲劳性能等优点。
在机身结构强度分析过程中，主要考虑以下几个方面：1.载荷计算：根据航空器的设计要求，需对机身结构受到的各种外部和内部载荷进行计算和分析。
外部载荷包括气动载荷、重力载荷和地面载荷等，而内部载荷则包括机身压力、振动和温度等。
2.应力分析：根据载荷计算结果，需要对机身结构的应力进行分析。
应力分析涉及到使用有限元分析等工具，对机身结构进行离散建模和力学分析，得到机身结构在不同工况下受到的应力分布情况。
3.强度评估：根据应力分析结果，需对机身结构的强度进行评估。
强度评估可以通过比较应力分布和材料的强度特性，来确定机身结构是否满足设计要求。
如果机身结构强度不足，可能需要进行结构调整或改善材料性能。
4.数值模拟与验证：为了验证机身结构的强度和可靠性，可以使用数值模拟方法进行验证。
数值模拟可以通过建立机身结构的有限元模型，模拟机身结构在各种工况下的响应和应力分布。
无人机复合材料结构和制造工艺
无人机复合材料结构和制造工艺发布时间：2021-12-27T10:45:24.411Z 来源：《现代电信科技》2021年第12期作者：童朋毅[导读] 目前技术较为成熟的无人机中复合材料成为无人机机体结构的主要材料，用料占比超过 90%。
（西安爱生技术集团有限公司陕西西安710000）摘要：复合材料凭借出色的综合性能在无人机制造中得到了广泛的应用。
复合材料的变化性较强，设计人员可以根据实际的需求设计出质量轻且弹性高的复合材料结构，可以直接在复合材料上喷涂隐身涂层，或者是在复合材料结构中植入传感器、智能芯片，实现对无人机的实时监控和智能化控制。
夹层结构和层压板结构是无人机符合材料结构的主要形式，翼身融合结构就是典型的复合材料结构应用，该类结构和相关制造技术也成为无人机制造发展的重要方向。
关键词：无人机；复合材料结构；制造工艺一、复合材料应用于无人机制造的优势相较于常规机，无人机不需要搭载驾驶员，因而其机体结构和材料应用不需要特殊考虑人的生理承受能力。
无人机所应用的设备和技术都比较先进，对于无人机的机体结构和材料性能也提出了一些要求，无人机与有人机的设计存在显著的差异。
相较于常规金属材料，复合材料的比刚度、比强度、抗振性和抗疲劳性较高且热膨胀系数低，通过复合材料的应用可以将无人机的结构重量降低四分之一左右。
相关统计资料显示，目前技术较为成熟的无人机中复合材料成为无人机机体结构的主要材料，用料占比超过 90%。
复合材料在无人机制造中具有突出的应用优势。
首先复合材料的可设计性较强，在不改变机体结构重量的前提下可以调整材料结构的强度和刚度，可以实现大面积整体成型满足无人机翼身高度融合的需求。
此外未来有望通过对具有特殊电磁性能的聚合物基复合材料的改性，使其满足无人机高度隐身的要求。
其次一些复合材料的耐腐蚀性较强，可以满足无人机特殊环境下储存或者是飞行的需求，提高其使用寿命降低维护成本。
最后还可以通过芯片、合金刀体的植入使复合材料成为智能材料。
十公斤级固定翼无人机全碳纤维机翼设计与应力分析
对机翼结构的强度、刚度、稳定性进行了校核。对蒙皮碳纤维铺层结构进行了优化。结果表明，结构应力集中
区域位于翼梁根部螺栓孔区域，该区域应力水平决定了结构的初始强度；机翼大梁上缘条根部和附近的蒙皮易
发生屈曲；优化后蒙皮减重 １２１．６ｇ，占机翼初始结构质量的 １１．９４％。
关键词 机翼，无人机，有限元，碳纤维，结构设计，优化
刘 峰 代海亮 王 坤 高鸿渐
（中国民用航空飞行学院航空工程学院，广汉 ６１８３０７）
文 摘 根据轻型固定翼无人机性能要求，设计了一款最大起飞结构质量为 １０ｋｇ、质量轻、强度高、刚度
高的固定翼无人机全碳纤维机翼；基于气动性能分析和结构几何设计，建立了机翼结构的三维模型；采用“封
闭矩形截面缘条”盒式梁结构，增大了机翼的扭转刚度；建立了机翼结构有限元模型，采用最大应力强度准则，
中图分类号：Ｖ２１５
ＤＯＩ：１０１２０４４／ｊｉｓｓｎ１００７－２３３０２０１９０４０１０
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｔｒｅｓｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＦｕｌｌＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＷｉｎｇｏｆ１０ｋｇＦｉｘｅｄＷｉｎｇＵＡＶ
ＬＩＵＦｅｎｇ ＤＡＩＨａｉｌｉａｎｇ ＷＡＮＧＫｕｎ ＧＡＯＨｏｎｇｊｉａｎ
（ＡｖｉａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＦｌｉｇｈｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｇｕａｎｇｈａｎ ６１８３０７）
目前，民用无人机的研究工作主要集中在垂直起降
收稿日期：２０１８－０９－１０
基金项目：民航教育项目《航空航天工程（直升机维修与工程）》；本科新专业建设（１４００２６００１０００１７Ｊ１７１）
第一作者简介：刘峰，１９７７年出生，教授，主要研究方向为飞机结构与强度、复合材料结构设计与分析、数值计算与计算机仿真、飞机结构维 修。Ｅ－ｍａｉｌ：１０５５８８７１＠ｑｑ．ｃｏｍ
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十公斤级民用复合材料固定翼无人机结构设计与强度分析
本文介绍了复合材料力学的基本原理和有限元法在结构设计分析中的应用。
根据微、小型固定翼无人机性能要求,参照《飞机设计手册》和《无人机强度和刚度规范》确定了最大起飞重量为10公斤的民用复合材料固定翼无人机的总体设计参数。
根据无人机的基本设计要求及总体性能参数,对无人机结构进行了初步设计。
确定了动力系统配置、机体结构布局及各部件的几何尺寸。
建立了机翼、机身、平尾、垂尾、翼身连接件、吊舱等结构的三维模型,并进行了全机虚拟装配,审查了结构设计的合理性。
选用T-300 3k双向平纹机织物/934环氧树脂作为机翼、机身、平尾、垂尾等结构的材料。
采用封闭矩形截面缘条盒式梁结构,提高了机翼结构的性能。
采用7075航空铝合金作为翼、身连接件的结构材料。
建立了机翼、机身、平尾、垂尾等结构的有限元模型,采用最大应力强度准则,对机体结构的强度、刚度、稳定性进行了校核。
对机翼蒙皮的碳纤维铺层结构进行了优化,蒙皮减重121.6克,占机翼初始重量的11.94%。
设计、加工了无人机水平尾翼蒙皮和梁缘条的制造模具,采用手工湿法铺贴/真空常温固化工艺对水平尾翼进行了试制。
对水平尾翼进行了静力加载实验。
基于实验数据,采用刚度折减方法对平尾结构有限元模型进行了修正。
修正后有限元模型的应变计算值与实测值的相对误差控制在20%以下,验证了平尾翼
结构有限元模型的可靠性。
对修正了材料参数的全机结构进行了强度、刚度和稳定性校核。