大展弦比复合材料机翼刚心分析与剪裁设计

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作者 董永朋 霍世慧 +2 位作者 华林 王富生 岳珠峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期52-55,共4页

介绍了一种运用有限元分析软件确定大展弦比复合材料机翼刚心位置的方法,并将该有限元分析方法得到的计算结果与理论方法进行比较,两者最多相差7.5%。将该方法运用到工程中,以大展弦比复合材料机翼刚心轴线的位置作为目标函数,静强度和... 介绍了一种运用有限元分析软件确定大展弦比复合材料机翼刚心位置的方法,并将该有限元分析方法得到的计算结果与理论方法进行比较,两者最多相差7.5%。将该方法运用到工程中,以大展弦比复合材料机翼刚心轴线的位置作为目标函数,静强度和稳定性作为约束,蒙皮、梁腹板各个铺层角的厚度和桁条、梁缘条的横截面积作为设计变量进行优化设计。经过多岛遗传算法和序列二次规划算法的迭代计算,最终得到机翼模型刚心轴线的最佳位置,与优化前相比刚心轴线位置更靠近于机翼前缘。 展开更多

关键词 有限元方法 刚心轴线 优化设计 多岛遗传算法 序列二次规划算法

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利用精细有限元模型实现大型机翼尺寸优化设计 被引量：4

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作者 艾森 聂小华 +1 位作者 王立凯 吴存利 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第3期487-492,共6页

在虚拟试验构建的精细有限元模型基础上,开展了大型机翼尺寸优化设计技术的研究。通过对不同工况模型中的载荷进行转换,构建了统一的优化模型;采用翼梁、翼肋的站位,将机翼主翼盒自动划分为不同的设计区域,并根据每个设计区域特点定义... 在虚拟试验构建的精细有限元模型基础上,开展了大型机翼尺寸优化设计技术的研究。通过对不同工况模型中的载荷进行转换,构建了统一的优化模型;采用翼梁、翼肋的站位,将机翼主翼盒自动划分为不同的设计区域,并根据每个设计区域特点定义了优化变量和设计约束。利用满应力优化算法对机翼进行了尺寸优化设计,达到13.3%的减重效果。算例表明,利用精细有限元模型进行尺寸优化的方案是可行的,由此产生的优化模型构建问题可通过相关模型处理技术得以解决。 展开更多

关键词 机翼 精细有限元模型 尺寸优化 虚拟试验

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变体翼梢小翼的减阻机理数值模拟 被引量：6

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作者 张庆峰 熊克 +1 位作者 李伟 陈爽 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1105-1111,共7页

总结了对翼梢小翼减阻效果影响最大的几何参数,在此基础上采用数值模拟方法研究了这些几何参数的最佳变化范围,为变体翼梢小翼设计提供理论依据.并从气动性能、气动载荷分布和翼尖涡的角度探讨了变体翼梢小翼相对传统翼梢小翼的优缺点.... 总结了对翼梢小翼减阻效果影响最大的几何参数,在此基础上采用数值模拟方法研究了这些几何参数的最佳变化范围,为变体翼梢小翼设计提供理论依据.并从气动性能、气动载荷分布和翼尖涡的角度探讨了变体翼梢小翼相对传统翼梢小翼的优缺点.结果表明:在飞机的起飞阶段,变体翼梢小翼的减阻效率比传统翼梢小翼高2.2%,同时将翼尖涡强度降低了15%,有利于提高飞机的燃油效率和机场空域安全;但也会增大机翼的翼根弯矩,因此必须权衡变体翼梢小翼带来的气动收益与结构强度不利因素. 展开更多

关键词 减阻 翼梢小翼 气动载荷 气动性能 翼尖涡

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基于气动弹性载荷的电动飞机复合材料机翼结构优化及试验验证 被引量：3

4

作者 李东辉 杨凤田 +1 位作者 马宏图 邓立东 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第18期7516-7523,共8页

基于柔度法静气弹分析方法,对电动飞机复合材料机翼考虑气动弹性载荷的结构优化方法进行研究。以考虑翼型弯度的涡格法计算机翼气动载荷,并与计算流体力学(CFD)计算结果进行对比,验证其准确性。使用遗传算法对机翼结构进行铺层优化,以... 基于柔度法静气弹分析方法,对电动飞机复合材料机翼考虑气动弹性载荷的结构优化方法进行研究。以考虑翼型弯度的涡格法计算机翼气动载荷,并与计算流体力学(CFD)计算结果进行对比,验证其准确性。使用遗传算法对机翼结构进行铺层优化,以铺层度及铺层角度百分比为优化变量,结构质量最低为优化目标,强度及复合材料工艺性作为设计约束,对机翼结构进行优化,计算强度时考虑气动弹性载荷。最后通过静力试验验证仿真结果的准确性。研究表明直机翼考虑气动弹性载荷后翼根弯矩、剪力及扭矩均有增加,基于该优化方法可设计合适的机翼结构刚度,在满足强度设计要求同时能达到减重目的。 展开更多

关键词 气动弹性载荷 机翼结构 复合材料 遗传算法 静力试验

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用于变体翼梢小翼的伸缩栅格研究 被引量：3

5

作者 李伟 熊克 +2 位作者 陈宏 王帮峰 顾蕴松 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1796-1805,共10页

翼梢小翼能抑制翼尖涡流形成、降低机翼的诱导阻力,翼梢小翼的高度是对减阻效果影响较大的参数之一。传统翼梢小翼仅针对巡航状态设计,而在起降、爬升等非设计状态减阻效果不佳。变体翼梢小翼能根据飞行状态主动改变几何外形和尺寸,实... 翼梢小翼能抑制翼尖涡流形成、降低机翼的诱导阻力,翼梢小翼的高度是对减阻效果影响较大的参数之一。传统翼梢小翼仅针对巡航状态设计,而在起降、爬升等非设计状态减阻效果不佳。变体翼梢小翼能根据飞行状态主动改变几何外形和尺寸,实时优化减阻效果。为了实现变形,设计了一种用于变体翼梢小翼的伸缩栅格,通过步进电机驱动,可使翼梢小翼的高度主动变化。采用机械系统动力学自动分析软件(ADAMS)研究了伸缩栅格的动力学特性。仿真结果表明:伸缩栅格在970.9N.mm的电机转矩作用下,高度变化率可达13.9%,伸缩周期小于4.4s;模型试验验证了该结果。以飞机起飞阶段的流场特性(马赫数Ma=0.1,迎角α=6°)为例,采用计算流体力学(CFD)与风洞试验相结合的方法,分析了变体翼梢小翼高度的变化对机翼翼尖尾涡流动结构和升阻特性的影响,结果表明:增大翼梢小翼的高度可显著降低翼尖尾涡强度,最大降幅约为47.7%;并可将机翼的升力系数提高3.5%,阻力系数降低4.8%。因此,采用伸缩栅格的变体翼梢小翼具有改善飞机起飞性能的潜力。 展开更多

关键词 变体翼梢小翼 伸缩栅格 小翼的高度 计算流体力学 风洞试验 增升 减阻

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基于改进变密度法的飞机垂尾拓扑优化设计研究 被引量：11

6

作者 邱福生 季武强 徐厚超 《沈阳航空航天大学学报》 2013年第1期26-29,共4页

研究引入约束因子的改进变密度法的飞机垂尾布局优化设计问题。用MATLAB编写的带约束因子变密度法的算法程序和ANSYS软件的拓扑优化模块,分别完成简化模型的拓扑优化设计,实现飞机垂尾的结构布局设计。给出了两种方法的优化结果和优化数... 研究引入约束因子的改进变密度法的飞机垂尾布局优化设计问题。用MATLAB编写的带约束因子变密度法的算法程序和ANSYS软件的拓扑优化模块,分别完成简化模型的拓扑优化设计,实现飞机垂尾的结构布局设计。给出了两种方法的优化结果和优化数据,对比分析可以发现带约束因子变密度优化方法是可行和有效的,相较ANSYS软件的拓扑优化模块针对飞机垂尾的结构布局设计更加简便、准确,有着更好的推广应用价值。 展开更多

关键词 飞行器设计 拓扑优化 变密度法 约束因子 智能设计

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轻型飞机翼肋支柱端与端部配件的配合强度实验

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作者 曹嘉佳 王佳庆 《机电工程技术》 2023年第12期15-18,共4页

飞机翼肋支柱能够支撑机翼,在飞机受到强大的气流阻力时,也可以帮助缓解飞机所承受的张力和气流压缩力。因此,优化机翼支柱设计可以大大提高飞机飞行过程中可承受的压力,从而提高飞行的安全性。翼肋支柱设计最重要的部分是支柱端与端部... 飞机翼肋支柱能够支撑机翼,在飞机受到强大的气流阻力时,也可以帮助缓解飞机所承受的张力和气流压缩力。因此,优化机翼支柱设计可以大大提高飞机飞行过程中可承受的压力,从而提高飞行的安全性。翼肋支柱设计最重要的部分是支柱端与端部配件之接的连接配合,支柱与端部配件使用点焊连接。设计2种不同的支柱端连接方式:实验a是将铝质支柱端通过点焊直接固定在铁板上;实验b是将支柱一端套上一个铁袖套,同样通过点焊的方式固定在铁板上。通过实验分析对比其承受力和横向弯曲挠度。结果表明:实验a的设计方案能够更好承受住压力,有更高的安全性,更加有利于对飞机机翼支柱设计的研究。 展开更多

关键词 飞机支柱端 连接配合 气流阻力 点焊连接 横向弯曲挠度

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ATR42飞机外翼翼盒机加件制造技术

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作者 陈升范 《西飞科技》 1996年第1期50-52,共3页

本文通过ＡＴＲ４２支线客机外翼翼盒转包生产实践，总结机加件采用的制造新技术和进行零件质量控制方法。

关键词 飞机 外翼 盒形机翼 机械加工 质量控制

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一种改善飞行员抗荷服性能的新方法 被引量：3

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作者 杨国甫 林贵平 +1 位作者 吴宝民 邹磊 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期1-3,17,共4页

在管式抗荷服的腹囊和两侧管囊间分别装上分压装置和泄压活门,将腹囊内的压力降至管囊内压力的40%左右.在管式抗荷服研制中采用这种新型的分压技术,克服了飞行员穿着时的腹部压痛问题,改善了其舒适性,提高了飞行员的正向过载防护能力.... 在管式抗荷服的腹囊和两侧管囊间分别装上分压装置和泄压活门,将腹囊内的压力降至管囊内压力的40%左右.在管式抗荷服研制中采用这种新型的分压技术,克服了飞行员穿着时的腹部压痛问题,改善了其舒适性,提高了飞行员的正向过载防护能力.具有分压装置的新型抗荷服进行了10人次的离心机生理试验,在过载增长率3 G/s、最大试验过载9 G条件下,分压装置工作正常,装备抗荷效果达到了3.5 G.对60名歼击机飞行员调查表明,分压装置和泄压活门的大小、安装部位及其舒适性均可接受.该技术已用于其它新型管式抗荷服的设计中. 展开更多

关键词 抗荷服 抗荷系统 过载防护 +G2防护

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飞机大型中外翼整体梁框在西飞试制成功

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作者 吴宏伟 《航空制造技术》 2006年第2期26-26,共1页

近日，国内最大的航空结构铝锻件——某型飞机中外翼整体梁框静力试验件在西飞试制成功。

关键词 试制成功 外翼 飞机 梁 航空结构 试验件 铝锻件

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某型民用运输机机翼应力与变形分析 被引量：5

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作者 侯甲栋 冯蕴雯 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第11期328-335,共8页

为了探究大型运输机在使用限制范围内,典型载荷作用下机翼的应力分布和变形量,针对某型飞机,建立了机翼翼盒段有限元模型。对巡航状态、最大正过载和最大负过载(1 g,2.5 g,-1 g)三种典型工况进行应力和变形分析。结果显示,巡航状态机翼... 为了探究大型运输机在使用限制范围内,典型载荷作用下机翼的应力分布和变形量,针对某型飞机,建立了机翼翼盒段有限元模型。对巡航状态、最大正过载和最大负过载(1 g,2.5 g,-1 g)三种典型工况进行应力和变形分析。结果显示,巡航状态机翼向上弯曲的最大变形量为1.33 m,32~33号肋区域应力较大;最大正过载时,机翼向上弯曲的最大变形量为3.69 m,应力较大区域与巡航状态类似;最大负过载情况下,机翼向下弯曲的最大变形量是1.81 m,18~19号肋区域应力较大。通过与同级别飞机试验数据的比较,验证了计算结果的准确性。分析结果可为大型飞机机翼结构设计和气动弹性分析提供参考。 展开更多

关键词 机翼 翼盒 有限元 应力 变形

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一种机翼弯剪载荷包线近似计算方法 被引量：7

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作者 刘杨 陆浦 《航空工程进展》 2013年第2期241-246,共6页

在机翼静强度初步设计中,为了快速准确地得到其载荷包线并用于确定翼盒结构基本参数,提出一种近似计算方法。通过比较多种重量估算方法,发现三角形分布能较好地拟合机翼重量。考虑到大型民用运输机飞行临界过载和集中载荷等特性,综合利... 在机翼静强度初步设计中,为了快速准确地得到其载荷包线并用于确定翼盒结构基本参数,提出一种近似计算方法。通过比较多种重量估算方法,发现三角形分布能较好地拟合机翼重量。考虑到大型民用运输机飞行临界过载和集中载荷等特性,综合利用Schrenk升力分布和三角形重量分布,得到在飞行载荷下的一种近似计算机翼剪力和弯矩载荷包线方法。通过分析两机翼风洞试验数据得到的机翼剪力和弯矩包线,证明该近似方法是可行的。 展开更多

关键词 机翼 升力 载荷分布 剪力 弯矩 过载 载荷包线

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剪切变后掠角变体机翼结构及柔性蒙皮设计研究

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作者 封铮 李辉 徐志伟 《航空科学技术》 2024年第5期93-100,共8页

变后掠飞行器可以满足不同飞行条件下的气动要求,对变体机翼而言,蒙皮起到保证气密性以及提供承载的作用,因此在变体机翼的发展史中,可变形蒙皮的研究占据了重要地位。本文首先基于可变平行四边形机构,设计并研制了一种剪切变后掠机翼;... 变后掠飞行器可以满足不同飞行条件下的气动要求,对变体机翼而言,蒙皮起到保证气密性以及提供承载的作用,因此在变体机翼的发展史中,可变形蒙皮的研究占据了重要地位。本文首先基于可变平行四边形机构,设计并研制了一种剪切变后掠机翼;然后提出了基于单向纤维增强的复合蒙皮结构,选取橡胶材料和纤维增强橡胶材料作为柔性蒙皮研究对象,建立了蒙皮变形的本构模型,并对柔性蒙皮进行了数值仿真分析与剪切变形试验。本文设计研制的机翼可以实现剪切变后掠功能;柔性蒙皮在剪切变形时,试验结果与数值仿真结果具有良好的一致性;纤维增强橡胶柔性蒙皮具有更优良的抗起皱和承载能力。 展开更多

关键词 剪切变后掠机翼 柔性蒙皮 本构模型 数值仿真 蒙皮剪切试验

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现役某型飞机外翼改装型架设计

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作者 李卫平 《西飞科技》 2003年第2期16-18,共3页

重点阐述了某型飞机改型时外翼改装型架的设计，并简述了CAD／CAT／CAI技术在该型架设计与制造过程中的应用概况。

关键词 飞机 外翼 型架结构 接头定位器 设计 改装

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某型飞机襟翼舱结构损伤研究及改进 被引量：1

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作者 孙安全 郭初阳 刘立彬 《新技术新工艺》 2017年第3期54-65,共12页

我国自主研发的某型飞机自交付用户以来,先后有50余架飞机出现过襟翼舱隔板不同程度的裂纹问题,该问题不仅严重影响了飞机完好率,还给飞行安全埋下了隐患。为彻底解决襟翼舱裂纹问题,从襟翼舱故障现象入手,采用故障裂纹外观分析、静动... 我国自主研发的某型飞机自交付用户以来,先后有50余架飞机出现过襟翼舱隔板不同程度的裂纹问题,该问题不仅严重影响了飞机完好率,还给飞行安全埋下了隐患。为彻底解决襟翼舱裂纹问题,从襟翼舱故障现象入手,采用故障裂纹外观分析、静动强度分析和材料疲劳损伤理论计算等方法,并通过有限元模型进行模拟仿真,不断优化设计,改进安装形式,最终提出了解决措施。经过充分的试飞验证,某型飞机襟翼舱裂纹问题得到了有效解决,飞机的可靠性和安全性得到了整体提高,同时,也为其他飞机类似部位疲劳损伤问题的解决提供了借鉴参考。 展开更多

关键词 飞机 襟翼舱 结构损伤 研究

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含有SMA弹簧驱动器的可变倾斜角翼梢小翼研究 被引量：12

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作者 李伟 熊克 +3 位作者 陈宏 张绪 苏永刚 任智毅 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期22-33,共12页

针对传统翼梢小翼在非设计状态减阻效果不佳的缺点,提出一种含有形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变体翼梢小翼结构,它能根据飞行状态主动调整小翼的倾斜角,实时优化飞机的阻力特性。采用力-热-应变耦合法设计了所需的SMA弹簧驱动器,并通... 针对传统翼梢小翼在非设计状态减阻效果不佳的缺点,提出一种含有形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变体翼梢小翼结构,它能根据飞行状态主动调整小翼的倾斜角,实时优化飞机的阻力特性。采用力-热-应变耦合法设计了所需的SMA弹簧驱动器,并通过有限元仿真与风洞试验验证了变体翼梢小翼的变形能力,最后初步研究了变体翼梢小翼的闭环控制方法。研究结果表明,在飞机的起飞阶段(自由来流流速为26 m/s,迎角为3°),变体翼梢小翼的倾斜角能在1min内自主完成预定变化过程,倾斜角的最大变化量为23°,控制精度的最大误差为12%,各项指标均符合设计要求。 展开更多

关键词 减阻技术 自适应系统 机翼 形状记忆效应 弹簧 驱动器

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基于几何因子的复合材料层合板颤振特性 被引量：5

17

作者 金朋 宋笔锋 +1 位作者 钟小平 杨竣博 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1814-1823,共10页

首先实现了基于几何因子的复合材料层合板建模方法,解决了几何因子与Natran的参数输入问题,并通过一个简单算例进行验证。其次,在基于几何因子的层合板建模方法的基础上,采用p-k法计算颤振速度和发散速度,进行基于几何因子的悬臂复合材... 首先实现了基于几何因子的复合材料层合板建模方法,解决了几何因子与Natran的参数输入问题,并通过一个简单算例进行验证。其次,在基于几何因子的层合板建模方法的基础上,采用p-k法计算颤振速度和发散速度,进行基于几何因子的悬臂复合材料层合板颤振和发散特性分析研究,重点研究了主轴刚度和弯扭耦合效应对颤振速度的影响。分析结果表明:相对于弯曲刚度,扭转刚度的改变对颤振速度的影响更显著,且扭转刚度越小,颤振速度越低;颤振模式随着刚度特性的改变有可能发生转变,导致颤振速度的突然变化和几何因子空间内颤振速度等高线的不连续;在正则化刚度矩阵不变的情况下,层合板厚度增加会同时提高颤振速度和发散速度,且颤振速度与发散速度与厚度大致呈线性关系。 展开更多

关键词 复合材料 优化 几何因子 颤振 弯扭耦合

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基于超声电机的变弯度翼的驱动与集成 被引量：4

18

作者 刘卫东 丁倩 +2 位作者 朱华 任杰 潘松 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期856-861,915,共6页

提出了一种分布式超声电机驱动的小型变弯度翼。分别对机翼的变形驱动方案和流场分布规律进行了仿真分析,研究了变弯度翼的变形驱动机构、高弹性伸缩蒙皮、分布式超声电机的协调控制等关键技术,并实现了小型变弯度翼的系统集成。风洞实... 提出了一种分布式超声电机驱动的小型变弯度翼。分别对机翼的变形驱动方案和流场分布规律进行了仿真分析,研究了变弯度翼的变形驱动机构、高弹性伸缩蒙皮、分布式超声电机的协调控制等关键技术,并实现了小型变弯度翼的系统集成。风洞实验数据表明,分布式超声电机驱动的变弯度翼能够实现机翼在低速飞行状态下外形的智能变形驱动与控制,从而可以有效改善机翼的升阻气动特性。笔者研究的成功展开为压电精密驱动技术应用于流动控制探索了一条可行的技术途径。 展开更多

关键词 变弯度翼 超声电机 变形蒙皮 驱动控制 气动分析

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机翼机动减载策略与效果评估

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作者 瓮哲 毛磊 +1 位作者 赵卓林 陈同银 《飞机设计》 2023年第3期11-14,共4页

飞行载荷设计是飞机平台设计的重要组成部分,是飞机能力需求与结构强度实现的桥梁。面向高机动飞机较为突出的机翼载荷大的问题,以一种常规布局飞机本体特性和飞行载荷特性为研究对象,通过典型极限动作的机动过程仿真,初步探索机翼机动... 飞行载荷设计是飞机平台设计的重要组成部分,是飞机能力需求与结构强度实现的桥梁。面向高机动飞机较为突出的机翼载荷大的问题,以一种常规布局飞机本体特性和飞行载荷特性为研究对象,通过典型极限动作的机动过程仿真,初步探索机翼机动减载的方式和可实现性,并使用测压风洞试验数据和结构有限元模型,评估了减载效果。研究结果表明,通过合适的策略,可有效实现飞机机翼的机动减载,并且不会增加飞行负担,对于飞机的疲劳损伤也起到一定的减轻作用。 展开更多

关键词 飞行载荷 机动过程 机动减载

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基于遗传算法的大展弦比复合材料机翼结构优化设计 被引量：11

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作者 史旭东 陈亮 +2 位作者 张碧辉 金延伟 欧忠明 《航空工程进展》 CSCD 2015年第1期110-115,共6页

结构减重是飞机设计的一个重要目标,采用复合材料代替金属材料以及对结构进行优化设计可以达到减重的效果。针对一个大展弦比复合材料机翼,采用遗传算法,通过Matlab调用Patran进行建模分析,以结构强度、刚度为约束条件,同时对翼梁位置... 结构减重是飞机设计的一个重要目标,采用复合材料代替金属材料以及对结构进行优化设计可以达到减重的效果。针对一个大展弦比复合材料机翼,采用遗传算法,通过Matlab调用Patran进行建模分析,以结构强度、刚度为约束条件,同时对翼梁位置和复合材料铺层进行优化设计;根据实际工艺要求建立复合材料铺层库,以解决复合材料铺层变量过多的问题。结果表明:本文提出的优化方法有效,对工程设计有较大的指导意义;复合材料铺层库在其他涉及复合材料铺层优化的问题中也具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 遗传算法 复合材料 大展弦比 尺寸优化 铺层优化

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