コードワイズ可変キャンバーを持つ柔軟な翼リブの設計と制御方法に関する研究

科学分野:

• 航空宇宙工学; 機械工学; ロボット工学

背景:

• モーフィング翼は空力性能を向上させますが、精密な制御と構造的完全性において課題に直面しています。従来の制御戦略は、モーフィング構造における最適でないパラメータと変化する変形要件に対処するのが困難です。

研究 の 目的:

• 改良された連続的なコードワイズ曲げのための新しいリジッド・フレキシブル・カップルド・ウィング・リブ構造を開発し、検証すること。モーフィング翼の精密な変形制御のための高度な制御戦略を設計すること。

主な方法:

• 平均キャンバーラインパラメータ化と遺伝的アルゴリズムを使用したリジッド・フレキシブル・ハイブリッド構成の最適化。バイオニック湾曲梁とS字型下部構造を組み込んだ、柔軟セグメントのトポロジーおよび形状・サイズ最適化。バイオミメティック空気圧アクチュエータをアクチュエータとして使用した、ファジー調整比例積分スライディングモードコントローラー（PI-SMC）の開発。

主要な成果:

• 3つのリブを持つ翼ボックスは、応力を許容限界内（7075Al-T6）に維持しながら、30°のたわみを15°の柔軟なリブたわみで達成しました。変形誤差は7.6%に最小化され、15°の下向き曲げ制御は、調整時間6.06秒、定常状態誤差0.19°、オーバーシュート1.8%を示しました。リジッド・フレキシブル・カップルド構造とファジーPI-SMCの、モーフィング翼の精密制御における有効性を検証しました。

結論:

• 提案されたリジッド・フレキシブル・カップルド・ウィング・リブ構造は実現可能であり、モーフィング翼の性能を向上させます。ファジー調整PI-SMCは、モーフィング航空機用途に精密かつ効率的な制御を提供します。本研究は、先進的なモーフィング航空機の開発に貴重な技術的参考資料を提供します。