变弯度机翼前缘柔性蒙皮优化设计方法与变形机理研究

光滑连续变弯度机翼前缘具有降低噪声和提升气动效率的优势,针对其变厚度柔性蒙皮,目前的研究主要集中于优化方法设计,而缺乏对蒙皮变形机理和变厚度方案优劣的分析。因此,首先对变弯度前缘设计区域进行了定义,然后开展了变弯度机翼前缘的蒙皮变形机理分析,总结出理想条件下柔性蒙皮的变形机理、实际变形与理想变形产生差异的原因及变厚度柔性蒙皮方案的设计难点和局限性,最后以机理分析为基础,提出了后掠变弯度机翼前缘柔性蒙皮的优化设计方法,并以真实翼型的变弯度前缘翼段为研究对象,完成了变形仿真分析。数值模型实现了变厚度柔性蒙皮的高精度变形,验证了该设计方法的有效性。

基于遗传算法的机翼柔性蒙皮全参数优化设计

为解决变弯度机翼前缘柔性蒙皮结构设计问题,提出基于遗传算法的柔性蒙皮全参数优化方法。采用"刚度剪裁"设计理念,以大型远程飞机前缘为研究对象,通过优化变量缩减、设计区域规划和边界条件位移等效,对柔性蒙皮结构进行工程简化,在保证变形精度的同时达到降低模型复杂度的目的;基于遗传算法对蒙皮结构进行全参数同步优化,以获得混合优化变量的全局最优解。研究表明,该方法在兼顾优化效率和制造可实现的基础上,使前缘蒙皮变形的最小二乘误差(LSE)降低60%,最大偏移误差降低64%,可显著提高变形精度。

三维变弯度机翼前缘柔性蒙皮优化设计

光滑连续变弯度机翼前缘具有降低噪声和提升气动效率的优势.该文在二维翼型柔性蒙皮设计方法的基础上,提出了一种面向后掠机翼变弯度前缘柔性蒙皮的设计方法,其主要改进在于沿翼展方向对多个翼型进行同步优化、对目标函数进行修正从而解决了畸形变形问题,对现有带精英策略非支配排序遗传算法(NSGA⁃Ⅱ)进行修改以适应三维蒙皮的多目标优化求解.研究表明,与现有设计方法相比,该方法可使柔性蒙皮的变形精度提高27%,实现其在下垂状态下的高精度外形.

基于变形机理分析的机翼前缘柔性蒙皮优化设计

光滑连续变弯度机翼前缘具有降低噪声和提升气动效率的优势。柔性蒙皮作为变弯度机翼前缘的关键组成部分,对变形的实现和气动效率的提升具有决定性作用。但由于变形机理复杂、影响变形质量的因素众多,柔性蒙皮的结构设计目前仍然存在难以同时实现巡航、下垂状态的高精度外形的问题,从而对机翼的气动效率产生不利影响。为此,本文开展柔性蒙皮结构的优化设计,通过对变形机理的详细分析,减少优化变量的数量、缩小优化变量的约束范围,进而降低优化数学模型的复杂度。针对同一个柔性蒙皮模型,使用现有方法和本文方法开展结构设计,研究结果表明,本文方法可使下垂状态和巡航状态的最大位移偏差分别降低43%和55%,进而有效提升机翼的气动效率。