面向突风减缓的大展弦比机翼复合材料优化设计

发布时间：2021-10-07 15:36

　　高空长航时飞机因其优越的飞行性能受到广泛关注,该类飞机普遍具有大展弦比机翼,其几何非线性特征明显。在飞行过程中受到突风所产生的附加过载,带来较大的动态结构载荷,不仅缩短机体的疲劳寿命,也影响飞机的操纵性。利用气动弹性剪裁技术进行突风载荷减缓设计逐渐成为该类飞机研制的关键技术之一。本文首先以大展弦比机翼为研究对象建立其结构有限元模型。采用偶极子网格法获得非定常气动力,通过模态及颤振分析,研究了各阶模态对机翼结构气弹动稳定性的影响。结合突风响应计算方法,针对离散突风与连续突风建立数学模型并进行气动弹性动响应分析,得出两种场模型影响下的机翼突风载荷。考虑几何非线性效应,利用DMAP语言对NASTRAN软件进行二次开发,求解机翼在自重和指定飞行条件下的静气动弹性变形以及静平衡位置处的模态,并用该模态进行气动弹性动稳定性及离散突风响应分析。讨论了几何非线性因素对机翼动稳定性与动响应的影响。基于多学科优化设计平台ISIGHT,对NASTRAN与C++程序进行集成,以突风载荷翼根最大弯矩作为优化目标,以颤振临界速度为约束条件,以复合材料蒙皮铺层角度为设计变量进行气动弹性剪裁优化。优化结果表明,利用复... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

描述气动弹性力三角形图

（c）“翼龙”无人机 （d）“绿色先锋”太阳能无人机图 1. 2 各类大展弦比无人机根据使用要求，高空长航时飞行器需要较大升阻比，因此大展弦比布局形式经常在该设计中使用。这种设计布局的优异特点就是具备较高的升力线斜率，产生较低的诱导于增大航程和储备燃油。为追求更高的气动效率达到增加航程的目的，这类飞行器多了展弦比大于 15 的机翼，如美国的“全球鹰”无人机展弦比达到 25。为减小诱导阻燃油，近年来一些大型商用运输机和民用飞机的机翼展弦比也逐渐变大，如图 1.3。但

南京航空航天大学硕士学位论文。它表现形式一个连续不衰减的自激振荡现象，而且此时振动幅会剧烈变大，进而导致在较短时间内机翼或尾翼结构出现灾难题和颤振主要区别在于动响应是一种受迫振动，比如驾驶员操纵来的附加气动力导致振动现象，飞机遭遇突风出现动力响应问题

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD/CSD耦合的结构几何非线性静气动弹性数值方法研究[J]. 聂雪媛,黄程德,杨国伟.  振动与冲击. 2016(08)
[2]基于多岛遗传算法的连续体结构拓扑优化[J]. 牟淑志,杜春江,牟福元,张玉.  机械科学与技术. 2009(10)
[3]大展弦比机翼的非线性气弹响应分析[J]. 冉玉国,刘会,张金梅,韩景龙.  空气动力学学报. 2009(04)
[4]大展弦比柔性复合材料机翼的气动弹性剪裁[J]. 刘湘宁,向锦武.  北京航空航天大学学报. 2006(12)
[5]大展弦比复合材料机翼的非线性颤振分析[J]. 刘湘宁,向锦武.  航空学报. 2006(02)
[6]大展弦比复合材料机翼气动弹性优化[J]. 万志强,杨超.  复合材料学报. 2005(03)
[7]大展弦比复合材料机翼结构建模与气动弹性分析(英文)[J]. 赵永辉,胡海岩.  Chinese Journal of Aeronautics. 2005(01)
[8]大展弦比柔性机翼的气动弹性分析[J]. 谢长川,吴志刚,杨超.  北京航空航天大学学报. 2003(12)

博士论文
[1]机翼非线性颤振和抖振特性研究[D]. 牟让科.西北工业大学 2003

硕士论文
[1]大展弦比机翼非线性气动弹性分析[D]. 许成.南京航空航天大学 2014
[2]飞行器复合材料结构弹性刚度剪裁优化设计技术研究[D]. 张桂江.西北工业大学 2006



本文编号：3422317