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飞机机翼曲面是一个结构复杂的非回转曲面,其整体结构主要由纵向骨架、横向骨架、蒙皮和接头等构件组成。对于纤维增强复合材料(FRP)机翼蒙皮,国内外一般是采用手工铺放的方法来成型。本文试图用一种新的加工方法——纤维缠绕(FW)来成型机翼蒙皮。FRP的优越性能、FW技术的迅猛发展以及计算机技术广泛的应用为机翼的FW成型奠定了物质和技术基础。 首先,本文是从理论上对基准翼型进行了分析,前段曲线部分采用椭圆柱结构,后缘部分采用平面结构,建立了飞机机翼的三维参数化模型。在绘制芯模时,为了实现良好的视角效果,在程序设计过程中,芯模曲面不是用简单的线和点来描述,而是用许许多多的微小平面来描述的,并且使芯模在显示屏幕上达到消隐的效果。然后,本文介绍了机翼实现稳定FW的平衡条件,机翼中间段采用测地线FW,缠绕角为定值α_n;机翼两端用非测地线FW,缠绕角为一变量。另外,本文还从理论上推导了FW完成一个完整循环的条件下的线型排布规律以及实现其规律的FW线型运动控制方程。为了避免FW层的交叉点过多而影响纤维强度的发挥,所选择的切点数为1个。FW运动控制方程所描述的是丝嘴和芯模的速度耦合关系。最后,本文用VC++进行编程,从而模拟FRP飞机机翼FW成型整个过程。在编程过程中所做的主要工作为:1.实时绘制芯模,并不断刷新已绘芯模。2.实时绘制落纱点,并保存已缠绕纱线。3.实时绘制落纱点与丝嘴的连线,并不断刷新已绘直线。4.实时绘制丝嘴的运动轨迹。基于OpenGL的FW动态仿真的人机交互在本文中涉及到的内容概括起来有:模型定制、速度控制、视角控制以及场景变换控制等。 根据仿真演示的结果可以看到此仿真FW线型与在理论上推导的数学模型相符,故用其来指导实际生产过程有很重要的参考价值。FRP机翼的FW运动分析及其仿真软件的成功开发将会对FW非回转体课题具有一定的理论和实用价值。