面向复杂飞行器表面的自适应分块与无褶皱展平算法研究

作     者：向洋 刘顺 宋雨遥 王东海 金隼 

作者机构：上海交通大学机械与动力工程学院 空间物理重点实验室 

出 版 物：《机械设计与研究》 (Machine Design & Research)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 081203[工学-计算机应用技术] 082501[工学-飞行器设计] 0835[工学-软件工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(52205487) 

主　　题：复杂曲面 曲面分割 保形展平 飞行器蒙皮 曲面匹配 

摘      要：随着空天飞行器技术的发展，具有发汗材料特性的高分子柔性蒙皮以其轻质、高效等优点，成为飞行器表面防隔热铺贴防护的优势材料，但柔性蒙皮铺贴不仅需满足几何贴合性，还受到铺贴数量约束。本文围绕飞行器表面复杂曲面的蒙皮大面积、低畸变、高贴合的需求，开展蒙皮展平算法研究，解决蒙皮铺贴过程中存在的铺贴性能和制造成本问题。针对柔性蒙皮挤压易褶皱的特性，提出了复杂曲面自适应分块与展平联合的双重循环优化算法。通过保角变换，利用Dirichlet能量更新切割曲线，在保证展平效果的基础上尽量减小曲面分割的块数，实现复杂外形表面自适应分块-展平-版型设计，并设计样机铺贴实验对算法进行验证。实验结果表明，蒙皮表面无起皱缺陷以及搭接重合现象，铺贴接缝误差一致性满足性能需求。样机铺贴实验说明所提飞行器复杂曲面的自适应分割与保形展平算法可有效保证飞行器表面柔性蒙皮铺贴精度，验证了算法的可靠性。