直机翼静气动弹性特性研究

现代亚音速飞机的柔性较大,其静气动弹性对载荷分布有重要影响。为此,基于全机地面共振试验结果建立机翼的结构有限元模型,利用颤振风洞试验测量的弹性变形对基于偶极子格网法的定常气动力进行下洗修正,建立了直机翼的静气动弹性模型,分析了静气动弹性对直机翼飞行载荷分布的影响。结果表明:静气动弹性使直机翼存在"弹性加载"效应。直机翼结构设计时,应考虑静气动弹性引起的飞行载荷分布问题。     

基于BP神经网络的三角机翼飞行载荷模型研究

针对三角机翼结构设计复杂、传力路径多和大载荷引起结构非线性等因素,采用BP神经网络方法建立飞行载荷模型。通过地面静力试验,利用某型三角机翼载荷标定试验数据,建立机翼根部剪力和弯矩的载荷模型,并对多个校验工况进行验证。经与多元线性回归载荷预测结果对比分析,结果显示,BP神经网络模型预测误差都在3%以内,特别对于剪力,BP神经网络预测误差明显小于多元线性回归,表明BP神经网络可作为测量三角机翼飞行载荷的一种更加有效的工程方法。     

柔性变形机翼设计及其结构力学性能分析

为提高小型无人机飞行效率,提出一种柔性变形机翼设计方法。基于机翼弦向弯度调节原理,采用柔性肋结构设计了面向小型(10Kg)无人机(UAV)的柔性变形机翼;采用计算流体动力学方法,分析了柔性变形机翼的升力系数变化和升阻比等空气动力学特性;采用有限元结构静力学方法,分析了柔性变形机翼的柔性肋结构在气动载荷下的应力变化,在风载下所受最大应力为5.3MPa,小于柔性肋的屈服强度11.65MPa。柔性肋组件设计可承受空气载荷,验证了柔性变形机翼的有效性和结构完整性。研究结果表明:设计的柔性变形机翼可以有效改善实际飞行中的气动特性,机翼最大升阻比可从60提高到110,在提升小型变体无人机飞行效率方面具有应用前景。     

变体飞机的气动载荷模拟及动力学分析

采用涡格法对折叠机翼在不同折叠姿态角下的气动载荷进行了计算,分析了气动力的施加方式,并将其作为折叠机翼的动力学仿真时连续变化载荷的输入,建立基于ADAMS的折叠机翼动力学分析模型,对不同驱动方式下,变形机构的扰动以及承栽情况进行了分析.结果表明,分布气动载荷施加方式更为合理.在气动载荷作用下,采用恒定角速度驱动方式可以降低变形机构的受力状况,提高变形机构的运动平稳性.     

飞行器结构在自然环境激励下损伤检测的研究

飞机结构健康监控研究中,应用自然环境激励方法采集实际工况数据,进行实时在线的监控研究,具有重要的应用价值。基于随机振动理论、虚拟激励原理,利用Fluent软件模拟风洞试验得到飞行环境激励谱数据,应用Ansys软件,以机翼结构作为研究对象,在模态分析的基础上进行随机振动的压力PSD(power spectral density)分析;利用结构随机振动响应的互相关函数幅值向量CorV(correlation function amplitude vector)进行损伤检测的原理,采用互相关函数幅值向量置信度准则CVAC(the cross correlation function amplitude vector assurance criterion)来度量机翼结构有无损伤及损伤程度和位置。结果表明:该方法及数据处理能较好地显示机翼损伤状况,从而确定以飞行载荷激励作为环境激励,实现飞机结构健康监控的可靠性和有效性。     

基于多点协调加载试验的机翼飞行载荷模型研究

研究了基于多点协调加载试验的机翼飞行载荷测量技术。在某型飞机机翼载荷校准试验中,使用了自动液压加载系统,并研制出新的飞机约束装置,从而实现了多点协调加载试验,其中试验数据由机载测试系统进行采集。提出了建立机翼载荷模型的方法,最后通过地面检验试验和飞行试验验证了机翼载荷模型的合理可靠性。结果表明:该方法能够建立更高精度的机翼载荷模型。     

考虑气动力修正的操纵面颤振特性研究

机翼在后缘操纵面带有大偏角时会发生一定程度的气流分离。采用计算流体力学方法计算大偏角操纵面上的气动力,并以此对采用偶极子格网法得到的气动力进行修正,进而进行机翼颤振分析。算例结果显示,气动力修正并不改变操纵面颤振模态的耦合类型,主导颤振的模态仍为机翼一弯和外段操纵面旋转;考虑操纵面偏转情况下的气动力修正后,计算得到的颤振速度比气动力未修正的结果高。     

某手掷式无人机机翼结构拓扑优化设计研究

为解决某型手掷式无人机机翼结构重量占比高的问题,采用一种多变量结构拓扑优化设计方法。以结构重量最小为优化目标,以Fluent软件计算的气动力为载荷输入,以Nastran软件计算的结构最大形变、最大应力和屈曲特征值为约束,以机翼结构尺寸为优化变量进行减重优化设计。结构性能仿真结果表明,优化后机翼结构减重21.7%且满足结构安全性能约束要求。可提升该无人机续航时间38%,增加有效载荷278 g。优化后机翼结构尺寸的变化规律也为同类型飞机机翼结构设计提供了参考。     

机翼积冰对机翼动态特性的影响

针对某型飞机机翼积冰后机翼性能改变问题,提出了一种基于流场和结构场耦合分析的机翼结构特性方法。该方法应用有限元法对二维定常不可压粘流的时均N-S方程进行离散求解,采用四阶龙格-库塔(RK)法求解水滴运动方程确定积冰污染程度,通过与未污染时的机翼特性和安全飞行包线指标对比,分析机翼积冰对机翼动态特性的影响。算例说明了该方法的有效性。     

导弹挂飞载荷的校准试验分析

为得到某型导弹的挂飞载荷,采用杆式内置六分量应变天平方法进行测量,详细介绍了该方法的基本原理,为飞行实测导弹挂飞载荷提供了一种思路。该方法的测量结果可用于风洞试验和计算流体力学仿真分析结果的对比。介绍了集成有应变天平的挂飞导弹的载荷校准试验,来验证应变天平的测量误差和测量能力。分析试验数据可知,该方法的测量精度满足飞行实测要求。