大展弦比无人机机翼气弹特性及刚度影响研究
发布时间：2021-11-10 09:57
大展弦比无人机是未来发展的一种趋势,目前在国内外受到越来越多人的关注。然而这类飞机的轻质复合材料机翼产生较大的变形,从而引发显著的结构几何非线性特性。使得流体和结构的耦合问题愈发突出,极易引发颤振等一些在气弹设计中颇为关心的问题。针对这种几何非线性特性较为显著的机翼结构,线性计算方法不能获得准确结果。因此,针对该类机翼结构需开展考虑非线性特性的建模技术以及气动弹性计算方法研究。同时考虑到机翼刚度设计不合理会引起扭转发散和颤振等气动弹性问题,还需要开展机翼刚度特性及其对此类机翼静气弹和颤振的影响研究。论文的主要工作和创新点如下:1.提出了一种较为高效的用于结构几何非线性分析的计算方法。在局部坐标系下建立了一种高效的线性4节点薄壳单元,通过引入考虑结构大位移小应变的Co-rotational方法,建立了非线性4节点薄壳单元。计算实例考核了建立的非线性分析方法的有效性。为后续大展弦比复材机翼气弹特性分析提供结构建模技术支持。2.开展机翼非线性静气弹计算方法研究。运用开发的结构几何非线性分析方法开展结构分析,并通过动网格技术实现机翼耦合面的信息传递。通过某型号大展弦比机翼算例验证了方法的适用性...
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
“全球鹰”无人机
图 1-2 “神雕”无人机无人机超长航时的飞行和较高的运行效费比等特点，近年来国内时太阳能无人机。该类飞行器普遍选用大展弦比机翼，可上升到 “彩虹”无人机（图 1-3），其展长超过 40m。该型无人机同样广泛用途。图 1-3 “彩虹”太阳能无人机
图 1-3 “彩虹”太阳能无人机翼的大变形带来了结构的大位移小应变问题，使得流体，引发的直接结果是非线性气弹问题[1]。在流体载荷影影响升阻特性和整机的飞行性能。这种特点抑制了飞行显著的改变[2]。因此，为了能准确模拟大变形复材机翼立有效的结构几何非线性模型，以此来满足大展弦比飞大型工程设计而言，有限元计算依然是分析与设计过程机结构开展静力计算时，一般是基于商用软件建立相应网格处理方式的不同导致不准确的结果和耗时较长。为处理，通过开展稀疏网格的计算方法的研究，实现满足的同时，考虑到近年来军事和民用任务对HALE需求日
【参考文献】：
期刊论文
[1]大展弦比机翼气动弹性的几何非线性效应[J]. 付志超,陈占军,刘子强. 工程力学. 2017(04)
[2]具有结构非线性的折叠机翼气动弹性分析[J]. 倪迎鸽,侯赤,万小朋,赵美英. 振动与冲击. 2016(18)
[3]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)
[4]一种基于CR理论的大柔性机翼非线性气动弹性求解方法[J]. 王伟,周洲,祝小平,王睿. 振动与冲击. 2015(19)
[5]基于主动刚度设计法的机翼结构刚心匹配设计[J]. 袁宁宁,何景武,赵嘉俊. 飞机设计. 2014(06)
[6]考虑几何非线性效应的大展弦比机翼气动弹性分析[J]. 杨智春,张惠,谷迎松,宋淼. 振动与冲击. 2014(16)
[7]大展弦比机翼的静气动弹性分析[J]. 马艳峰,贺尔铭,李俊杰,曾宪昂. 航空计算技术. 2014(03)
[8]螺旋桨/大柔性机翼静气动弹性快速分析方法[J]. 谢长川,张利娟,刘燚,杨超. 北京航空航天大学学报. 2015(01)
[9]大展弦比联接翼静气动弹性研究[J]. 张书俊,王运涛,孟德虹. 空气动力学学报. 2013(02)
[10]具有多闭室机翼剖面扭转刚度特性的分析计算[J]. 张鹤,何景武,初洪宇. 飞机设计. 2013(01)
博士论文
[1]大展弦比机翼的非线性气动弹性响应研究[D]. 肖艳平.西南交通大学 2016
[2]太阳能无人机非线性气动弹性及飞行力学研究[D]. 王伟.西北工业大学 2015
[3]动网格技术及其在气动弹性数值模拟中的应用研究[D]. 丁力.南京航空航天大学 2014
[4]基于CFD/CSD的机翼气动弹性计算研究[D]. 崔鹏.南京航空航天大学 2011
[5]薄壳气动弹性非线性响应研究[D]. 范晨光.西南交通大学 2010
[6]复杂流场的非定常气动力计算以及气动弹性研究[D]. 梁强.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]基于Volterra级数的非定常气动力和气动弹性分析[D]. 李勇.西北工业大学 2007
[3]非定常气动力降阶模型及其应用研究[D]. 陈刚.西北工业大学 2004
[4]机翼跨音速颤振的频域计算[D]. 程芳.南京航空航天大学 2004
[5]CFD/CSD耦合接口技术研究[D]. 史忠军.西北工业大学 2003
本文编号：3487067
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
“全球鹰”无人机
图 1-2 “神雕”无人机无人机超长航时的飞行和较高的运行效费比等特点，近年来国内时太阳能无人机。该类飞行器普遍选用大展弦比机翼，可上升到 “彩虹”无人机（图 1-3），其展长超过 40m。该型无人机同样广泛用途。图 1-3 “彩虹”太阳能无人机
图 1-3 “彩虹”太阳能无人机翼的大变形带来了结构的大位移小应变问题，使得流体，引发的直接结果是非线性气弹问题[1]。在流体载荷影影响升阻特性和整机的飞行性能。这种特点抑制了飞行显著的改变[2]。因此，为了能准确模拟大变形复材机翼立有效的结构几何非线性模型，以此来满足大展弦比飞大型工程设计而言，有限元计算依然是分析与设计过程机结构开展静力计算时，一般是基于商用软件建立相应网格处理方式的不同导致不准确的结果和耗时较长。为处理，通过开展稀疏网格的计算方法的研究，实现满足的同时，考虑到近年来军事和民用任务对HALE需求日
【参考文献】：
期刊论文
[1]大展弦比机翼气动弹性的几何非线性效应[J]. 付志超,陈占军,刘子强. 工程力学. 2017(04)
[2]具有结构非线性的折叠机翼气动弹性分析[J]. 倪迎鸽,侯赤,万小朋,赵美英. 振动与冲击. 2016(18)
[3]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)
[4]一种基于CR理论的大柔性机翼非线性气动弹性求解方法[J]. 王伟,周洲,祝小平,王睿. 振动与冲击. 2015(19)
[5]基于主动刚度设计法的机翼结构刚心匹配设计[J]. 袁宁宁,何景武,赵嘉俊. 飞机设计. 2014(06)
[6]考虑几何非线性效应的大展弦比机翼气动弹性分析[J]. 杨智春,张惠,谷迎松,宋淼. 振动与冲击. 2014(16)
[7]大展弦比机翼的静气动弹性分析[J]. 马艳峰,贺尔铭,李俊杰,曾宪昂. 航空计算技术. 2014(03)
[8]螺旋桨/大柔性机翼静气动弹性快速分析方法[J]. 谢长川,张利娟,刘燚,杨超. 北京航空航天大学学报. 2015(01)
[9]大展弦比联接翼静气动弹性研究[J]. 张书俊,王运涛,孟德虹. 空气动力学学报. 2013(02)
[10]具有多闭室机翼剖面扭转刚度特性的分析计算[J]. 张鹤,何景武,初洪宇. 飞机设计. 2013(01)
博士论文
[1]大展弦比机翼的非线性气动弹性响应研究[D]. 肖艳平.西南交通大学 2016
[2]太阳能无人机非线性气动弹性及飞行力学研究[D]. 王伟.西北工业大学 2015
[3]动网格技术及其在气动弹性数值模拟中的应用研究[D]. 丁力.南京航空航天大学 2014
[4]基于CFD/CSD的机翼气动弹性计算研究[D]. 崔鹏.南京航空航天大学 2011
[5]薄壳气动弹性非线性响应研究[D]. 范晨光.西南交通大学 2010
[6]复杂流场的非定常气动力计算以及气动弹性研究[D]. 梁强.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]基于Volterra级数的非定常气动力和气动弹性分析[D]. 李勇.西北工业大学 2007
[3]非定常气动力降阶模型及其应用研究[D]. 陈刚.西北工业大学 2004
[4]机翼跨音速颤振的频域计算[D]. 程芳.南京航空航天大学 2004
[5]CFD/CSD耦合接口技术研究[D]. 史忠军.西北工业大学 2003
本文编号：3487067
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