零泊松比蜂窝结构一维变形行为

艾 森，郭瑜超，聂小华，常 亮

（中国飞机强度研究所计算结构技术与仿真中心，西安 710065）

可变形飞行器通过自适应地改变自身气动布局，以适应复杂多变的飞行任务和飞行环境，因而成为未来先进飞行器发展的主要研究方向之一[1]。该类飞行器若要实现机翼变后掠、前/后缘变弯度等典型变体功能，机翼蒙皮就必须承受足够大的气动载荷和变形量，所以不能简单地使用常规材料或现有的材料来实现[2⁃6]。

为协调可变形机翼蒙皮的变形与承载能力，选用质量轻，抗弯刚度、抗压刚度强的材料或结构成为实现机翼可控变形的有效途径。在这类材料或结构中，蜂窝结构作为典型代表，日益受到世界范围内的广泛关注。蜂窝结构作为可变形柔性蒙皮的支撑体，不仅具有良好的“面内”力学性能，而且可为蒙皮提供足够的“面外”刚度去承载气动载荷，并以较小的驱动力提供较低的“面内”轴向刚度和较高的应变能力。

蜂窝结构的力学性能直接取决于其拓扑构型和蜂窝原材料，不同的拓扑构型会直接导致蜂窝结构具有不同的泊松比效应。零泊松比效应可以限制垂直方向的收缩（或胀形），从而阻止水平方向有效刚度的显著增加[7]。具有零泊松比特性的蜂窝在沿翼展加载时垂直方向不收缩，满足了变形机翼应用的要求。而正泊松比和负泊松比的蜂窝在承受面外空气动力载荷时分别表现出马鞍形曲面和双曲率效应[8⁃9]，限制了它们在变形飞机上的应用。……