[发明专利]一种柔性前缘结构及其设计方法

权利要求书

1.一种柔性前缘结构，其特征在于，所述柔性前缘结构包括：

采用金属材料或树脂材料制成的柔性结构，用于形成机翼前缘的气动外形，所述柔性结构还包括柔性蒙皮，所述柔性蒙皮设置在所述柔性结构的外表面；以及

多个驱动结构，所述驱动结构分布式设置在所述柔性结构的内部，在激励信号的激励下能够产生驱动力，所述驱动力作用于所述柔性结构以改变所述柔性结构的气动外形，其中，所述驱动结构为形状记忆合金、压电堆栈、压电纤维复合材料或气动肌肉管中的一种或几种；

激励装置，所述激励装置连接所述驱动结构，用于产生激励所述驱动结构运动的信号。

2.如权利要求1所述的柔性前缘结构，其特征在于，所述柔性前缘结构通过4D增材制造方法制作。

3.一种用于实现如权利要求1至2任一所述的柔性前缘结构的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：

根据飞机总体要求获得多种飞行条件下的机翼气动性能要求；

根据机翼气动性能要求优化出机翼前缘的初始外形和至少一种状态的目标外形；

构建柔性结构的有限元模型，并对柔性结构进行有限元网格划分，其中，驱动结构构建为梁单元或者壳单元，且柔性结构与驱动结构之间通过多点驱动约束进行耦合，以实现力的传递；

以目标外形作为优化目标，进行柔性结构的拓扑及驱动结构的参数的协同优化设计，从而实现精确的外形控制，其中，所述驱动结构的参数包括驱动结构的位置、安装角度、几何长度和驱动力大小。

4.如权利要求3所述的柔性前缘结构的设计方法，其特征在于，所述飞行条件包括飞机巡航、飞机起飞、飞机降落。

5.如权利要求3所述的柔性前缘结构的设计方法，其特征在于，所述方法还包括：

制作所述柔性前缘结构，且通过试验验证所述柔性前缘结构的变形是否满足目标外形要求。