大展弦比复合材料机翼静气动弹性参数分析

计算了复合材料机翼的翼尖挠度和静气动弹性稳定性导数随海拔高度、速压及马赫数的变化。经研究发现:静稳定性导数随马赫数和速压的增大而减小,但其随马赫数的变化比较缓慢,而随速压的变化比较显著;翼尖挠度随海拔高度的升高逐渐变小,随马赫数的增加虽略有增长但比较小,随配平攻角的增加增长速度变化迅速。     

翼面热静气动弹性的流固热交错迭代耦合分析

提出了一种针对高超声速翼面热静气动弹性的流固热交错迭代数值耦合方法,其充分考虑了气动环境（气动力和气动热）与结构变形之间的耦合、气动热与结构温度场之间的耦合以及温度场对结构刚度的影响。气动环境采用计算流体力学方法求解,结构传热和变形采用有限元法求解,在耦合面采用基于控制面的双向映射插值方法进行壁面热流、壁面温度、气动力以及翼面变形的数据传递,并应用该耦合方法进行了高超声速翼面热静气动弹性分析。结果表明,热环境造成翼面结构刚度降低,导致热环境下翼面变形明显大于常温（300 K）时的分析结果,且马赫数越大,两者之差越大。     

考虑机翼弹性的弹架系统动响应分析

通过试验法组合数据并进行数据处理,分别建立了飞机机翼和弹架各个子系统的有限元分析基本模型,然后通过各子系统之间的相互关系和边界条件建立了集总模型。结合集总模型进行动响应分析,从而得到与实际情况较符合的集总模型和有限元分析结果,为弹架系统的动态特性设计提供了一定参考。     

基于应变法飞行实测载荷的机翼压心计算方法

机翼压心是机翼气动特性评估的重要参数,为采用应变法飞行载荷测量结果计算机翼压心坐标,由载荷地面校准试验原理对飞行载荷测量结果进行分析,在此基础上采用达朗贝尔原理分析了机翼结构在飞行过程中的受力情况,在低速小迎角条件下将机翼结构所受气动力与支反力、重力及惯性力的影响相分离,从而在所得到气动力及其所产生的弯矩和扭矩基础上对机翼压心进行计算。采用该方法对急剧对称拉起机动压心变化情况进行计算,结果与理论分析相符,表明该方法合理可行。     

具有四自由度二元弹性机翼颤振特性研究

考虑机翼的弹性体结构特征,采用多项式函数假设形态法建立了二元机翼的弯曲和扭转形态,基于瑞利能量法推导了弹性机翼的动力学方程。利用特征值法获得弹性机翼在某一风速下的精确数值解,以及利用MATLAB软件获得弹性机翼不同风速下的频率、阻尼趋势图以及临界颤振速度特性。分析结果表明:与刚性机翼相比,具有四个自由度的弯曲和扭转形态的弹性机翼,能更加准确地反映其在实际飞行过程中的振动动态特性,且理论数值解与模拟分析解完全相同,从而验证了理论分析的正确性。     

机翼积冰对机翼动态特性的影响

针对某型飞机机翼积冰后机翼性能改变问题,提出了一种基于流场和结构场耦合分析的机翼结构特性方法。该方法应用有限元法对二维定常不可压粘流的时均N-S方程进行离散求解,采用四阶龙格-库塔(RK)法求解水滴运动方程确定积冰污染程度,通过与未污染时的机翼特性和安全飞行包线指标对比,分析机翼积冰对机翼动态特性的影响。算例说明了该方法的有效性。     

改进的动弹网格方法在航空气弹计算中的应用

气动弹性是现代航空气动力计算中一个突出的问题。主要研究基于Delaunay图映射方法的动弹网格的欧拉方程CFD计算及其在航空标模M6机翼上的静气动弹性应用。以Delaunay图映射方法为基础,针对三维非结构运动网格技术进行了研究、开发和改进,同时利用计算流体力学的方法,开发了一套适用性较好的非结构网格欧拉方程流场求解器,进一步通过流固耦合的力学方法,对航空标模M6机翼的静气动弹性问题进行了研究和分析,给出了CFD并行计算的设计方法及算例。     

基于多点协调加载试验的机翼飞行载荷模型研究

研究了基于多点协调加载试验的机翼飞行载荷测量技术。在某型飞机机翼载荷校准试验中,使用了自动液压加载系统,并研制出新的飞机约束装置,从而实现了多点协调加载试验,其中试验数据由机载测试系统进行采集。提出了建立机翼载荷模型的方法,最后通过地面检验试验和飞行试验验证了机翼载荷模型的合理可靠性。结果表明:该方法能够建立更高精度的机翼载荷模型。     

基于BP神经网络的三角机翼飞行载荷模型研究

针对三角机翼结构设计复杂、传力路径多和大载荷引起结构非线性等因素,采用BP神经网络方法建立飞行载荷模型。通过地面静力试验,利用某型三角机翼载荷标定试验数据,建立机翼根部剪力和弯矩的载荷模型,并对多个校验工况进行验证。经与多元线性回归载荷预测结果对比分析,结果显示,BP神经网络模型预测误差都在3%以内,特别对于剪力,BP神经网络预测误差明显小于多元线性回归,表明BP神经网络可作为测量三角机翼飞行载荷的一种更加有效的工程方法。     

某无人机柔性机翼后缘变形机构的拓扑优化

以某型号的机翼后缘为研究背景,通过采用拓扑优化的方法,设计一种柔性后缘机构来达到减轻质量和实现其自适应变形的目的.以实际位移与目标位移之间的偏差为目标函数,表面所受到的分布载荷为约束,通过SIMP(密度刚度插值)法来建立拓扑机构优化模型,用OC(优化准则)法来求解模型.采用Matlab进行优化计算,然后用Pro/E把优化的结果转化成三维实体模型,并导入到ANSYS中进行验证分析,得到了可实现0～10.8°变形的柔性后缘机构,能够满足无人机从初始状态变化到气动效率最高状态的要求.     

基于Hamilton原理的大展弦比直机翼固有特性分析

基于Hamilton变分原理,推导具有几何非线性特点的大展弦比直机翼的自由运动方程。基于所推导的运动方程,将机翼简化成薄壁盒型梁,分别对铝合金梁和复合材料梁进行MATLAB仿真,得到机翼的固有频率。并且将仿真得到的结果与用NASTRAN计算得到的结果进行比较,两者所得的结果一致。     

飞机机翼结构变形量测量装置

为减缓阵风或紊流对飞机的扰动,提高飞行控制精度,设计了一种基于微机电加速度计实时测量机翼弹性变形量的测量装置。对测量原理进行了介绍,给出了系统的硬件设计方法和软件流程。该装置的采样频率为200 Hz,能够同时完成12路加速度信号的采样和数据实时存储。结果表明测量弯曲角度误差在0.8°以内,满足阵风载荷减缓主动控制系统的使用要求,验证了设计的合理性。     

有起落架布置的双三角翼载荷测试技术研究

针对起落架布置在机翼上从而很难实现对机翼根部切面载荷测试的问题,结合某型飞机全机载荷测试项目,分析研究了该型机翼的结构特点,并设计机翼根部弯矩、剪力、扭矩测试应变电桥。考虑到外场无承力结构可作为约束载荷点的试验条件,提出全机自平衡多点协调加载标定模型,得到了较准确的载荷标定数据。同时对标定试验数据进行多元回归分析,建立了载荷标定方程,并通过校验工况对载荷标定方程进行了误差分析,大载荷下的误差均不超过5%,可满足一般的工程要求。最后经飞行实测验证,得到了该类机翼根部切面准确的载荷-时间历程。该技术可以运用到有起落架布置的机翼载荷外场测试上,对起落架以内的切面载荷测试可作为通用方法使用。     

滚柱式超环面行星蜗杆传动弹流润滑研究

给出了滚柱式超环面行星蜗杆传动转子蜗杆和定子螺旋面上载荷分布及其与滚柱之间最小油膜厚度计算公式.分析了弹流润滑的影响因素和影响规律,为该种传动的设计与制造提供了理论依据.     

结构刚度对机翼连接件连接螺栓载荷分配的影响

机翼连接件是静不定结构,载荷的传递很难用传统的静定结构进行受力分析。利用PATRAN/NASTRAN软件对机翼连接件进行有限元建模,对连接件存在的螺栓连接和端面接触问题,进行了合理的有限元模拟,重点分析了翼型结构特性对螺栓载荷分配的影响。为比较结构刚度变化对螺栓载荷的影响,分别调整连接件局部刚度和结构整体刚度,通过有限元分析,得出了螺栓载荷分配随结构刚度的变化规律,对机翼连接结构设计具有一定的参考价值。     

主动气动弹性机翼的颤振主动抑制与阵风减缓研究

多输入／多输出系统的颤振主动抑制与阵风减缓是主动气动弹性机翼技术的重要研究方面。以一个带有两个后缘控制面的三角机翼风洞模型为研究对象，采用LQG／奇异值控制理论设计颤振主动抑制与阵风减缓的鲁棒控制律，对组成的闭环系统进行控制仿真。并从闭环稳定特性、阵风响应减缓效果、作动器功率需求和控制律的降阶四个方面提出评估指标，对闭环系统进行工程特性评估。结果表明，设计所得到的控制律能应用于工程实践。     

FBG 传感技术在飞机机翼动态形变监测中的应用

机翼是飞机的关键部件之一,在飞行过程中对机翼形变进行在线监测,有助于提升飞机的安全性能及任务执行能力。为此,本文提出一种基于光纤布拉格光栅传感技术的机翼动态形变测量系统;理论分析了 FBG 波长变化量与机翼表面曲率变化的关系,利用 FBG 温度传感器实现应变补偿,利用三次样条插值实现离散曲率的连续化,采用基于连续曲率的形变重构算法实现机翼形变测量;在 CA42 飞机的 4 个翼面上布置了 36 个 FBG 应变传感器,4 个 FBG 温度传感器,通过地面静力试验得到了机翼的形变测量误差为 2. 5% ;最后,针对机翼动态形变测量系统开展了飞行试验,试验过程完整地记录下了机翼表面的应变、温度及形变信息。 试验结果表明,由机翼形变产生的翼梢位移量正比于机翼法向过载,系数分别为 86. 33 mm/ g(左机翼)及80. 04 mm/ g(右机翼),翼梢最大位移量 250 mm,发生在法向过载为 2. 25 g 的时刻。 此外,飞机机动半径越小,机翼形变量越大。 机翼动态形变测量系统体现了良好的工程适应性。     

基于类树形结构载荷路径的柔性机翼前缘优化设计

根据柔性机翼前缘的变形要求,以离散体结构拓扑优化为出发点,以实际位移与目标位移之间的偏差为目标,建立目标优化函数。采用类树形结构的载荷路径建立初始构形,利用遗传算法(GA)进行结构拓扑优化,并结合拓扑结构优化结果进行二次优化,获得更优解。通过ANSYS仿真分析,结果表明该方法是可行的。     

大展弦比机翼屈曲及后屈曲分析

针对某大展弦比复合材料无人机机翼结构,利用有限元素法进行机翼结构的屈曲及后屈曲分析.首先采用MSC.Patran/Nastran软件进行结构屈曲分析,目的是确定机翼结构易发生屈曲的区域;然后对不同区域进行分析,确定需要进行后屈曲分析的细节模型.对细节模型进行后屈曲分析时采用MSC.Patran/Marc软件,分析方法采用弧长法.通过机翼结构的后屈曲分析,可以分析出结构的失稳路径.结果表明,该机翼存在屈曲失稳问题.该机翼的地面静力试验结果验证分析结果的可信性.