【摘 要】
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近年来随着无人机和通用飞机的推广应用,先进飞行器朝着智能化、多任务化的方向发展,人们对于飞机性能的要求不断提高。机翼作为飞机的重要组成部分,对机翼的变形能力、承载能力、重量和气动性能等方面有了更高的要求。然而,目前机翼的变弯度形式主要采用襟翼、缝翼等形式,具有单一任务的特点,且不能保证连续无缝变形。为解决这一问题,设计了一种可连续变弯度机翼后缘结构,完成了其力学建模与尺度优化,并验证了其空气动力学
【基金项目】
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深圳市国际合作研究项目“可连续变弯度自适应机翼机构创新设计与控制研究”；
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近年来随着无人机和通用飞机的推广应用,先进飞行器朝着智能化、多任务化的方向发展,人们对于飞机性能的要求不断提高。机翼作为飞机的重要组成部分,对机翼的变形能力、承载能力、重量和气动性能等方面有了更高的要求。然而,目前机翼的变弯度形式主要采用襟翼、缝翼等形式,具有单一任务的特点,且不能保证连续无缝变形。为解决这一问题,设计了一种可连续变弯度机翼后缘结构,完成了其力学建模与尺度优化,并验证了其空气动力学特性与变形能力。针对机翼大范围连续变形的设计要求,确定了一种由柔性后缘机构与刚性连杆驱动机构组成的机翼变形方案,兼具刚性机构的承载能力和柔性机构大范围变形的特点。基于柔性机构理论,对柔性后缘机构进行了力学建模,利用有限元仿真对力学模型进行了验证。为进一步提升机翼在巡航阶段和起降阶段的气动特性,在机翼机构模型的基础上,建立了一套多目标气动优化系统。优化算法以巡航阶段的升阻比和起降阶段的升力系数为目标函数,基于NSGA-II多目标遗传算法,并选择XFOIL程序作为气动求解程序。经优化,机翼各项气动特性得到了提升。利用FLUENT对变弯度机翼变形后各项气动特性进行数值计算,并比较变弯度机翼和常规机翼的气动性能。仿真结果表明,变弯度机翼在同等条件下的升力系数高于常规机翼,升阻比也大于常规机翼。搭建了机翼样机并进行了变弯度实验,验证了机翼的变形精度和变形范围满足设计指标要求。
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