折叠尾翼驱动扭簧参数优化及数值仿真

蔡德咏，马大为，朱忠领，任 杰

(1.南京理工大学 机械工程学院，南京 210094;2.中国人民解放军71897部队，河南 信阳 464194)

无人机箱式发射技术将无人机贮存、运输和发射等功能系统地结合在一起，是实现无人机的机动性、可操作性和可维护性等要求的最佳方式［1，2］，因此得到广泛应用，如:美国的“鸬鹚”、俄罗斯的“图-141”、以色列的“哈比”、德国的“布雷维尔”都采用了箱式发射技术。为了适应箱式发射，减小发射装置尺寸，出现了折叠式尾翼［3］。折叠式尾翼的功用是:在通常情况下，先将尾翼折叠与发射箱内壁相适应，将无人机装入发射箱中。当无人机发射离箱后，尾翼即在展开力作用下自动展开并且锁定，达到设计规定的技术要求。

折叠尾翼设计中参数的确定，如驱动扭簧的刚度、尾翼折叠时刻的扭簧预扭转角的确定，是设计中的关键问题。以往的设计往往是通过动力学仿真或试验来确定折叠机构的设计参数，要想获得比较好的设计参数，得经过多次的计算或试验，通常这种方法获取的参数很难使折叠尾翼的性能达到最优［4］。针对这个问题，文中通过折叠尾翼的动力学分析，根据尾翼展开机构的设计要求及扭簧的设计准则，建立驱动扭簧参数的优化模型，利用Visual Basic语言编写程序，运用模拟退火算法优化得到扭簧参数，并通过数值仿真验证了优化结果。

1 折叠尾翼展开机构动力学模型

本文以某类箱式发射无人机扭簧驱动折叠尾翼展开机构为研究对象，该类尾翼属于扭簧力作用部分翼横向折叠式尾翼，结构如1所示，折叠尾翼由连接机身的内翼、外翼、驱动扭簧等部分组成。……