作者：冯琨程; 高九州系留无人机机体结构模型复合材料有限元模型自由尺寸优化
摘要：系留无人机是一种依靠地面系留线缆供电与通信,可长时间留空飞行的无人飞行平台。系留供电方法有效解决了当前多旋翼无人机续航时间过短的问题,适用于军事监控、公共安全、消防等领域。在无人机机体结构设计方案中,为提高无人机飞行高度,必须减轻结构重量,所以机体外壳多采用复合材料设计。复合材料在比强度和比刚度、加工制造等方面优于其他传统材料,在无人机结构中得到了广泛的应用。由于复合材料层合板在生产加工过程中具有可设计性,在复合材料中已经成为使用最多的一种结构形式。以某型系留无人机机体外壳为研究对象,将系留无人机机体结构进行有限元模型简化处理,以模型总体质量作为优化的最终目标函数,以无人机结构外壳的复合材料失效因子作为约束条件,应用工程优化软件对复合材料机体外壳进行自由尺寸优化,整个优化过程需要同时满足复合材料强度及刚度要求。最终从自由尺寸优化结果可以看出,机体结构材料的层间厚度发生了显著变化。与结构设计初期方案比较,经过优化的复合材料铺层厚度降低,最终减轻了无人机总体重量。
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