基于MFC压电纤维复合材料的智能小翼驱动性能研究.pdfVIP

2023年第30卷第2期航空兵器Vol.30,No.2,2023

2023年4月AEROWEAPONRYApr.2023

引用格式：胡冰蕊，张欣宇，付裕．基于MFC压电纤维复合材料的智能小翼驱动性能研究[J1航空兵器，2023，30（2）：53-58.

HuBingrui,ZhangXinyu,FuYu.StudyonDrivingPerformanceofIntelligentWingletBasedonMFCPiezoelectricFiberComposite[J].

AeroWeaponry,2023,30(2):53-58.(inChinese)

基于MFC压电纤维复合材料的

智能小翼驱动性能研究

胡冰蕊，张欣宇²，付裕1*

（1.中国航空研究院，北京100020；2.西北工业大学航空学院，西安710072）

摘要：智能微型导弹可以通过控制可变形智能弹翼结构改变飞行状态，满足作战需求。针对此

类可变形智能小翼结构，本文以压电纤维复合材料（MacroFiberComposite，MFC）作为驱动器，通过使

用MFC碳纤维复合材料悬臂梁仿真和试验相结合的方法验证压电复合材料的驱动性能。随后，设计了

MFC复合材料小翼驱动机构并进行驱动试验，验证了所设计的MFC驱动智能小翼变形方案的可行性。

在此基础上，研究了智能小翼复合材料蒙皮铺层设计对小翼压电驱动性能的影响。结果表明，增大智

能小翼蒙皮45°铺层占比、减小0°铺层占比，或将45°铺层置于蒙皮表层、0°铺层置于蒙皮芯层时，有

利于智能小翼驱动性能提升。

关键词：智能小翼；压电纤维；压电驱动；小翼结构设计；复合材料

中图分类号：TJ760；V257文章编号：1673-5048(2023)02-0053-06

文献标识码：AD0I:10.12132/ISSN.1673-5048.2022.0260

0引言构简单、带宽大、响应速度快等优点，被认为是微型智能

导弹智能驱动器较好的选择[5]。美国自1995年开始了压

近年来，随着智能材料技术、微机电技术、传感器技电材料驱动器在智能导弹上的应用研究[6]。针对智能导

术的不断突破，为导弹的智能化、微型化提供了可能弹翼面，2007年，Vos等[7]提出了一种基于后屈曲预压

性[]。微型化导弹具有隐蔽性好、不易拦截、精度高等缩的压电元件新型飞行驱动器。在后续研究工作中，Bar-

特点，能够实现真正意义上的精确毁伤[2]，势必成为未rett等[8]将研发的压电驱动器安装在15.2cm、250磅的

来军事领域的重要研究方向。目前，公开的国内外微型跨音速导弹弹翼中，如图2所示。相较于传统的伺服驱

导弹如图1所示。动器，压电驱动器减少了驱动器数量级，同时减轻了结

构重量，实现了弹翼±7°偏转角。

(a）“长钉”导弹(b）“迷你长钉”导弹（(c)QN-202微型导弹

图1国内外研制的微型导弹[3]

Fig.Miniaturemissilesdevelopedathomeandabroad3]

随着智能材料的不断发展，可变形智能结构成为兵图2安装压电驱动器的跨音速导弹弹翼8]

器科学领域的一个研究重点，通过配备合适的智能结构，Fig.Transonicmssilewingwithpiezoelectricactuator[8]

能够有效实现弹翼变形来调整导弹飞行状态，进而满足2014年，Mudupu等[9]将压电双晶片用于驱动智能

作战需求[4]。压电材料作