变体机翼后缘多学科优化设计

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:heqigao
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变体飞机作为一种新型飞行器,能够改变自身外形适应不同的飞行状态,提高飞行性能,变体飞机的设计涉及气动、结构、材料、控制等多个学科。无缝偏转的变体机翼后缘,上下蒙皮不仅需要能够承受气动载荷,还要发生较大的弹性变形。采用传统材料设计的变体机翼后缘,所需的变体驱动力较大,而且通常通过上下蒙皮前后分离才能减小蒙皮拉伸变形。针对这一问题,本文采用零泊松比蜂窝结构材料作为柔性蒙皮,设计了一种机翼后缘偏转机构用于实现后缘无缝偏转,研究了变体机翼后缘多学科优化设计方法,有效地提高了机翼性能。本文主要内容如下:(1)研究了变体机翼外形参数化方法,通过CATIA二次开发技术,实现了机翼在巡航和起降状态下的三维建模,应用该参数化方法为气动分析和结构优化提供了几何模型。(2)采用基于全速势方程和面元法的快速数值计算方法,建立了不同飞行状态下的机翼气动分析流程,通过在优化平台集成气动分析软件,完成了翼型优化,得到了不同状态下的最优翼型。(3)设计了一种可无缝偏转的机翼后缘机构,并完成结构分析。将蜂窝结构参数进行了等效计算,克服了传统有限元方法建模复杂和计算量大的问题。建立了机翼结构有限元模型生成的自动化流程,便于结构优化设计。(4)建立了变体机翼多学科优化平台。在Isight平台中集成气动分析和结构分析软件,采用组合优化策略,对变体机翼后缘进行了优化,机翼结构在满足强度、刚度的条件下,减轻了结构重量。研究结果表明,本文研究的变体机翼多学科优化设计方法,能够快速有效地完成机翼气动和结构优化设计,为变体机翼设计提供了方法和工具。
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