带扩口折叠翼尖的大展弦比机翼气动弹性研究

扩口折叠翼尖依靠结构的自适应变形来降低飞行载荷,能有效简化控制系统,在成本和质量上更有优势。为研究弹性折叠翼尖作为被动载荷减缓装置的效果,使用铰链将翼尖连接到机翼并赋予一定弹性,对不同的折叠翼尖参数构型进行了静、动载荷响应以及颤振分析,研究了铰链方向、刚度、翼尖质量与翼尖重心位置对载荷响应与颤振特性的影响。结果表明,扩口折叠翼尖在合适的参数下能够显著降低机翼的静载荷与突风载荷,在静气动弹性配平分析中,折叠翼尖可以使展长增加25%而几乎不增加翼根弯矩,并使配平攻角降低了0.14°。在突风响应分析中可使最大翼根弯矩相比于固定翼尖减少近50%,仅比不带翼尖的基准模型高17%。但颤振速度有所降低,需进一步优化以改善其颤振特性。

对称折叠翼尖变体飞行器的纵向建模与气动分析

为研究展向自适应机翼的气动特性随翼尖折叠角的变化规律,本文以一种新型形状记忆合金驱动的折叠翼尖变体飞行器-改进型Cessna 550为研究对象,提出了一种基于翼尖折叠角度的可变气动参数的纵向非线性动力学建模方法。首先,为了探索翼尖折叠运动如何影响飞行器的气动性能,本文采用计算流体动力学建立了变体飞行器的三维模型,并通过气动仿真获得不同翼尖折叠角度下的气动系数。通过曲线拟合得到了各气动参数关于翼尖折叠角度的函数关系式,建立了关于翼尖折叠角度的变体飞行器非线性动力学模型。进而,基于所得到的气动参数,对飞行器的起飞、机动和着陆3个阶段以及折叠过程中的纵向静稳定性进行了分析,得到了折叠翼尖变体飞行器在不同的飞行状态下的最佳变体策略。最后,通过纵向稳定分析验证了所提变形策略的可行性。