基于非均匀梁模型的二维柔性机翼固有振动分析 被引量：4

1

作者 黄可 张家应 王青云 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期487-496,共10页

变体飞行器通过光滑连续的结构变形改变气动特性,从而提高飞行器的飞行性能,具有很大的应用前景.由于这类新概念飞行器主要通过改变自身结构形状以获得最佳工作性能的需求,因此具有变形大、质量轻等特点,较容易发生结构振动响应.本文研... 变体飞行器通过光滑连续的结构变形改变气动特性,从而提高飞行器的飞行性能,具有很大的应用前景.由于这类新概念飞行器主要通过改变自身结构形状以获得最佳工作性能的需求,因此具有变形大、质量轻等特点,较容易发生结构振动响应.本文研究了一种以柔性变后缘作为变体形式的二维柔性机翼等效建模方法,基于非均匀梁模型假设,建立了该柔性翼的动力学模型.通过利用Frobenius方法得到解析解及固有频率,并用有限元方法进行对比验证,发现前4阶固有频率的误差均在1%以内,每阶固有频率对应的振型一致.通过3D打印工程塑料ABS和硅胶蒙皮材料制备了柔性机翼结构件,并通过动态测量法和拉伸试验分别测定了打印材料和硅胶蒙皮材料的杨氏模量,搭建振动响应实验平台对制备的柔性机翼试验件进行振动试验.对比发现模型振动试验获得的基频与理论模型结果一致,并与有限元方法误差在3%以内.本文通过理论分析和实验验证,建立了二维柔性机翼等效建模方法,研究结果将为柔性变后缘结构动力学特性分析及其控制应用方面提供理论支持. 展开更多

关键词 鱼骨柔性翼 变后缘 非均匀梁 固有振动 幂级数解

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二元可变后缘翼型的鲁棒优化设计 被引量：3

2

作者 郑宇宁 邱志平 +1 位作者 黄仁 苑凯华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期897-903,共7页

为了改善二元可变后缘翼型在外界条件变化时的气动稳定性,提出了一种考虑不确定性的鲁棒性优化方法.在类别形状函数变换(CST)方法的基础上,建立了二元可变后缘翼型的参数化模型.探讨了确定性优化方法与鲁棒性优化方法的区别.充分考虑翼... 为了改善二元可变后缘翼型在外界条件变化时的气动稳定性,提出了一种考虑不确定性的鲁棒性优化方法.在类别形状函数变换(CST)方法的基础上,建立了二元可变后缘翼型的参数化模型.探讨了确定性优化方法与鲁棒性优化方法的区别.充分考虑翼型几何形状和来流马赫数的不确定性,进行了最大化升阻比均值、最小化升阻比标准差的鲁棒优化设计.对于优化后的可变后缘翼型,计算了变形所需的驱动能.结果表明:鲁棒性优化方法在提升翼型气动性能的同时降低了该性能对来流马赫数的敏感度,鲁棒性优化翼型所需的驱动能有所减少. 展开更多

关键词 CST方法 变后缘 不确定性 鲁棒性优化 驱动能

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可变后缘弯度机翼柔性蒙皮的刚度需求分析 被引量：5

3

作者 尹维龙 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2010年第9期1090-1094,共5页

建立了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形分析方法.翼型压力分布计算采用面元法,结构分析采用有限元方法.在此基础上,计算了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形情况以及变形对气动力的影响.数值结果表明:后缘部分的柔性蒙皮在气动载荷作用下... 建立了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形分析方法.翼型压力分布计算采用面元法,结构分析采用有限元方法.在此基础上,计算了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形情况以及变形对气动力的影响.数值结果表明:后缘部分的柔性蒙皮在气动载荷作用下被"吸"成鼓包形状;同时,翼型上表面压力在"鼓包"位置出现比较大的变化.采用Jacobs的蒙皮形变准则(蒙皮的最大形变量小于弦长的0.1%),计算和分析了可变形后缘弯度机翼对柔性蒙皮的刚度要求.计算结果表明:对于可变后缘弯度机翼而言,增大蒙皮弯曲刚度和拉伸刚度的比值可以减小蒙皮结构对拉伸刚度的要求.柔性蒙皮的最大形变量是随着其拉伸刚度的降低而增加,但增加的幅度取决于蒙皮弯曲刚度的大小;当蒙皮弯曲刚度大于某个值时,蒙皮的变形量由弯曲刚度来控制,拉伸刚度不在起作用,这对柔性蒙皮的结构设计具有重要的指导意义. 展开更多

关键词 变后缘弯度机翼 柔性蒙皮 变形分析 刚度需求

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翼型对水下滑翔机滑翔性能影响分析 被引量：4

4

作者 徐世勋 刘玉红 +1 位作者 朱亚强 王延辉 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期286-293,共8页

选用NACA 4位数翼型,采用计算流体力学方法分析了翼型对水下滑翔机滑翔经济性和稳定性的影响。研究结果表明,合适的翼型可以极大地提高滑翔经济性,但对滑翔机静稳定性的提高并不明显;对于非对称翼型,翼型的弯曲程度和弯曲方向对滑翔经... 选用NACA 4位数翼型,采用计算流体力学方法分析了翼型对水下滑翔机滑翔经济性和稳定性的影响。研究结果表明,合适的翼型可以极大地提高滑翔经济性,但对滑翔机静稳定性的提高并不明显;对于非对称翼型,翼型的弯曲程度和弯曲方向对滑翔经济性和静稳定性的影响均很大。在此基础上,并结合工程实际,提出了变后缘柔性机翼方案,通过数值模拟试验验证了所提出方案的可行性。研究成果为水下滑翔机柔性机翼的设计提供了理论参考。 展开更多

关键词 水下滑翔机 翼型 滑翔经济性 滑翔稳定性 变后缘柔性机翼

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一种刚柔混合弦向变弯度机翼后缘设计 被引量：1

5

作者 辛涛 李斌 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2465-2476,共12页

为实现机翼在驱动控制下实现弦向连续弯度变化,同时考虑材料变形能力,提出一种刚柔混合式变后缘翼型。通过对翼型中弧线进行几何分析,建立变弯度构型参数化模型,并以升阻比为优化目标,计算最优的刚性段下弯角度以及柔性段下弯曲线。利... 为实现机翼在驱动控制下实现弦向连续弯度变化,同时考虑材料变形能力,提出一种刚柔混合式变后缘翼型。通过对翼型中弧线进行几何分析,建立变弯度构型参数化模型,并以升阻比为优化目标,计算最优的刚性段下弯角度以及柔性段下弯曲线。利用计算流体力学计算,对比不同攻角下,刚柔混合偏转翼型和传统刚性偏转翼型的升力系数、升阻比等气动特性。以巡航时单位展长所要求升力为优化目标,分别求解低速巡航及降落两种工况下,两种不同后缘翼型的下弯角度及变形方式。对比两种下偏方式的压力分布、速度分布、气流分离位置等流场特性。根据优化构型制造刚柔混合式变后缘机翼模型,并进行变形能力测试。计算结果表明:刚柔混合后缘翼型在同等偏角下,具有更高的升力系数、升阻比,更优的气动特性;而在相同的飞行工况下,刚柔混合后缘翼型下偏角度要求更小,气流分离点更靠后,具有更高的气动效率。通过变形能力试验验证了柔性翼肋结构及蒙皮设计的合理性。 展开更多

关键词 弦向变弯度机翼 翼型中弧线 刚柔混合 升阻比 变后缘机翼模型

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自适应机翼翼型变形的研究现状及关键技术 被引量：13

6

作者 倪迎鸽 杨宇 《航空工程进展》 CSCD 2018年第3期297-308,共12页

自适应机翼具有巨大的应用潜力,是未来飞机设计的必然趋势,已经得到了广泛的关注。分别从自适应变弯度前缘、自适应变弯度后缘以及变厚度机翼三个方面阐述了其变形原理,并对使用的蒙皮、驱动方式、研究方法等进行了归纳总结,指出了未来... 自适应机翼具有巨大的应用潜力,是未来飞机设计的必然趋势,已经得到了广泛的关注。分别从自适应变弯度前缘、自适应变弯度后缘以及变厚度机翼三个方面阐述了其变形原理,并对使用的蒙皮、驱动方式、研究方法等进行了归纳总结,指出了未来的发展趋势,提出了自适应机翼亟需解决的关键技术,包括兼具大变形和高承载功能的柔性蒙皮的设计、自适应驱动系统设计、协同控制系统的设计、分布式传感器网络,可为自适应机翼结构的设计与实现途径提供一定的技术参考。 展开更多

关键词 自适应机翼 变弯度前缘 变弯度后缘 变厚度机翼

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柔性变弯度后缘机翼的风洞试验模型优化设计 被引量：8

7

作者 张桢锴 贾思嘉 +1 位作者 宋晨 杨超 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期319-332,共14页

本文通过优化的方式设计了一种具有较高变形精度的适用于变体飞行器的柔性后缘变弯度装置。该装置通过结构的弹性变形传递力和运动,包括驱动器、一体成型的蒙皮与梁结构组成。在给定的结构拓扑形状下,为了寻找到最优的驱动、结构参数,... 本文通过优化的方式设计了一种具有较高变形精度的适用于变体飞行器的柔性后缘变弯度装置。该装置通过结构的弹性变形传递力和运动,包括驱动器、一体成型的蒙皮与梁结构组成。在给定的结构拓扑形状下,为了寻找到最优的驱动、结构参数,本文系统化地提出了柔性变弯度后缘的设计框架。该设计框架包括了变弯度机翼外形参数化方法、变弯度气动外形的优化设计方法和结构参数优化方法,求解结构变形时考虑了几何非线性大变形,采用最小平方误差和考虑空间顺序的Fréchet距离来衡量后缘真实变形与目标变形之间的相似性。对比研究表明,最小误差距离不能捕捉到局部的噪声,而Fréchet距离可以很好地控制最大的变形误差,所需迭代次数较少,并能获得整体变形精度较高的结果。数值仿真验证了所提出的优化方法的有效性。本文对多种具有不同拓扑的初始结构进行参数优化,最大能提高91%变形精度。最后,利用增材制造技术实现了柔性变弯度后缘翼段,该部件具备下偏22.5°,上偏7.5°的变形能力。 展开更多

关键词 变弯度后缘 柔顺机构 优化设计 风洞试验模型 形状相似性描述

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可变弯度机翼后缘的研究进展及其关键技术 被引量：8

8

作者 张音旋 陈亮 +1 位作者 吴江鹏 邱涛 《飞机设计》 2017年第6期34-39,共6页

简述了可变弯度机翼后缘结构的国内外研究进展,描述了现阶段的几种典型的可变弯度机翼后缘结构方案,提出了可变弯度机翼后缘结构设计的关键技术,分析了各项关键技术的设计要求和研究难点,为该项技术的进一步研究提供参考。

关键词 变体飞机 变弯度机翼后缘 变体机翼 自适应机翼

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基于光纤传感的结构变形实时监测技术研究 被引量：6

9

作者 王文娟 薛景锋 +1 位作者 张梦杰 宋坤苓 《航空科学技术》 2022年第12期97-104,共8页

针对变弯度机翼后缘开展变形测试研究,变弯度后缘属于变弯度机翼的一部分,可根据飞行状态来改变翼型弯度,获得最优的气动外形。相对于刚性变形翼后缘,其变形曲线更光滑,且重量更轻,可显著提高飞行器的升阻比,降低燃油消耗,增强飞行器的... 针对变弯度机翼后缘开展变形测试研究,变弯度后缘属于变弯度机翼的一部分,可根据飞行状态来改变翼型弯度,获得最优的气动外形。相对于刚性变形翼后缘,其变形曲线更光滑,且重量更轻,可显著提高飞行器的升阻比,降低燃油消耗,增强飞行器的稳定性和机动性。如果在飞机飞行过程中能够实时测试变弯度机翼后缘的形状变化,可以对给定目标形状的变形机构进行闭环控制,为飞机结构设计和变形机构调节提供数据支撑。本文介绍了变弯度机翼的优势、国外现状、变弯度后缘相对于刚性变形翼后缘的优点、结构变形常规测试手段存在的短板,并分析了光纤光栅用于应变、变形测试的技术原理,开展了光纤变形传感器、支撑件的设计和变形传感器研制的关键技术研究。提出了光纤应变—变形算法、曲率重构算法,在理论和试验上进行了算法验证,最后将光纤变形传感技术在机翼后缘上开展了应用验证,可以很好地实现机翼后缘的变形测试。 展开更多

关键词 光纤光栅 拉紧 变形试验 变弯度后缘

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变弯度机翼后缘偏心梁设计与验证 被引量：5

10

作者 张盛 杨宇 +1 位作者 王志刚 石欣桐 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期431-439,共9页

针对基板弯曲变形的变弯度柔性机翼后缘结构难以精确变形、承载差的问题,提出了一种多变形控制点偏心梁驱动结构,设计了偏心梁与柔性后缘结构连接。根据变形目标要求,通过ABAQUS二次开发的参数化非线性简化模型程序、粒子群算法程序对... 针对基板弯曲变形的变弯度柔性机翼后缘结构难以精确变形、承载差的问题,提出了一种多变形控制点偏心梁驱动结构,设计了偏心梁与柔性后缘结构连接。根据变形目标要求,通过ABAQUS二次开发的参数化非线性简化模型程序、粒子群算法程序对驱动变形控制点数量及位置进行了优化分析;通过载荷分析计算了偏心梁的变形控制点补偿位移。搭建了非接触测试系统测试了结构的变形。测试结果表明:结构偏转角度达到15°,变形后轮廓与变形目标吻合较好,翼尖处的最大误差在2 mm以内,结构驱动方案及优化方法可行。 展开更多

关键词 变弯度机翼后缘 偏心梁 变形控制点 粒子群算法:优化分析

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基于变弯度后缘的机翼阵风响应减缓数值研究 被引量：3

11

作者 尉濡恺 戴玉婷 +1 位作者 杨超 于思恒 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1864-1874,共11页

针对带有变弯度后缘的机翼建立了阵风响应分析的数学模型,并开展了阵风响应减缓的仿真研究。采用计算流体力学(CFD)方法计算变弯度后缘给定动态偏转运动下的广义非定常气动力,并基于状态观测器法辨识CFD数据建立后缘动态偏转下的广义气... 针对带有变弯度后缘的机翼建立了阵风响应分析的数学模型,并开展了阵风响应减缓的仿真研究。采用计算流体力学(CFD)方法计算变弯度后缘给定动态偏转运动下的广义非定常气动力,并基于状态观测器法辨识CFD数据建立后缘动态偏转下的广义气动力模型,采用面元法计算模态运动、阵风引起的广义气动力,利用广义预测控制(GPC)方法设计阵风减缓控制律,在此基础上对变弯度后缘与传统铰链舵面动态气动力特性进行对比。仿真结果表明:基于变弯度后缘的GPC方法能够有效减缓由阵风引起的机翼翼尖加速度响应,翼尖加速度减缓效率为44.33%;相比传统铰链舵面,变弯度后缘偏转时弦向剖面上下表面压力分布更连续,相同舵偏下对机翼动态气动力影响更大,阵风响应减缓效率也更高,采用变弯度后缘进行阵风减缓具有更为广阔的应用前景。 展开更多

关键词 变弯度后缘 阵风响应减缓 降阶模型 主动控制 非定常气动力

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连续变弯度后缘飞机的滚转机动载荷减缓

12

作者 雷朝辉 杨超 +2 位作者 宋晨 金天燚 吴志刚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3172-3182,共11页

变弯度后缘机翼具有变形连续、阻力较小、气动噪声较低等优势,越来越多地应用于新概念飞行器的设计之中。基于此,提出一种基于变弯度后缘的飞行器刚弹耦合动力学建模方法,并针对变弯度后缘飞机缩比模型开展了滚转机动仿真分析与风洞试... 变弯度后缘机翼具有变形连续、阻力较小、气动噪声较低等优势,越来越多地应用于新概念飞行器的设计之中。基于此,提出一种基于变弯度后缘的飞行器刚弹耦合动力学建模方法,并针对变弯度后缘飞机缩比模型开展了滚转机动仿真分析与风洞试验。结果表明:变弯度后缘可以操纵飞机在2 s内进行180°滚转机动。相较于外侧后缘单独变形,通过内外后缘协同变形可以降低30%以上的滚转机动附加载荷。另外,对比表明滚转角仿真结果与风洞试验数据误差小于6%,验证了所提方法的准确性。 展开更多

关键词 变弯度后缘 刚弹耦合 滚转机动 载荷减缓 仿真分析 风洞试验

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变弯度后缘与常规舵面机翼的颤振主动抑制对比 被引量：1

13

作者 杨永健 宋晨 +1 位作者 张桢锴 杨超 《航空工程进展》 CSCD 2023年第3期41-49,60,共10页

后缘变弯度机翼的气动弹性建模与稳定性分析日益受到关注。为了探究变弯度后缘相比常规偏转舵面机翼颤振主动抑制的方法与特点,以一个小展弦比后缘变弯度机翼为对象,首先建立结构有限元模型,并引入变弯度后缘变形模态和常规舵面偏转模态... 后缘变弯度机翼的气动弹性建模与稳定性分析日益受到关注。为了探究变弯度后缘相比常规偏转舵面机翼颤振主动抑制的方法与特点,以一个小展弦比后缘变弯度机翼为对象,首先建立结构有限元模型,并引入变弯度后缘变形模态和常规舵面偏转模态,采用亚声速偶极子格网法计算非定常气动力;然后采用基于最小状态法的有理函数拟合进行频域到时域模型的转换,建立两种构型机翼的气动弹性模型;最后利用线性高斯二次型(LQG)法设计控制律进行颤振主动抑制,分析对比两种控制方式的特性差异。结果表明:采用变弯度后缘的闭环系统能够将颤振临界速度提高22%,其提升效果优于常规舵面,所需舵面偏转峰值更小。 展开更多

关键词 变弯度后缘 常规偏转舵面 气动弹性 颤振主动抑制 线性高斯二次型法

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一种适用于变弯度机翼后缘的蒙皮设计方法 被引量：1

14

作者 张永红 唐双全 +2 位作者 王淼 王成民 葛文杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期329-337,共9页

蒙皮作为机翼的重要组成部分,其形变精度直接影响飞机在不同环境的气动性能。基于便于加工和易于形变的思想,提出了一种用于变弯度机翼后缘的变截面厚度蒙皮设计方法。利用所提方法优化设计了3~8段机翼后缘上、下缘蒙皮的各段厚度和长度... 蒙皮作为机翼的重要组成部分,其形变精度直接影响飞机在不同环境的气动性能。基于便于加工和易于形变的思想,提出了一种用于变弯度机翼后缘的变截面厚度蒙皮设计方法。利用所提方法优化设计了3~8段机翼后缘上、下缘蒙皮的各段厚度和长度,对不同分段蒙皮的变形结果进行了对比分析,通过叠层蒙皮实验验证了设计结果的正确性及所提方法的有效性。 展开更多

关键词 变弯度机翼后缘 变截面厚度蒙皮 上、下缘蒙皮曲率

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基于多节转动机构的变弯度机翼后缘结构设计

15

作者 石欣桐 杨宇 +2 位作者 葛文杰 王志刚 孙侠生 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期942-949,共8页

变弯度后缘可以使飞机在整个飞行包线内始终保持最佳的气动性能,从而达到减少飞机燃油消耗以及空气污染物排放的最终目的,是新一代民用飞机的重要特征和发展方向之一。为解决大型飞机变弯度后缘高承载与大变形之间的设计矛盾,提出了一... 变弯度后缘可以使飞机在整个飞行包线内始终保持最佳的气动性能,从而达到减少飞机燃油消耗以及空气污染物排放的最终目的,是新一代民用飞机的重要特征和发展方向之一。为解决大型飞机变弯度后缘高承载与大变形之间的设计矛盾,提出了一种基于多节转动的变弯度机翼后缘结构方案,建立了以实现光滑连续变形为目标的多节转动机构参数化优化方法,完成了多节转动变弯度后缘结构的设计与制备,并搭建地面试验平台对变弯度后缘原理样件的变形功能进行了验证。结果表明,通过所提出的多节转动机构优化方法设计得到的变弯度机翼后缘可以实现光滑连续变形,原理样机实际变形范围为上偏3.9°至下偏12.5°,与设计目标误差为16.7%,为解决大型飞机变弯度结构工程应用问题提供了设计参考。 展开更多

关键词 变形机翼 变弯度后缘 多节转动机构

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