传感器飞机机翼结构优化与性能分析

传感器飞机是一种集情报、监视和侦察功能于一体的未来先进无人机。一体化机翼作为传感器飞机飞行和探测的关键结构,其主要功能是作为雷达天线和为飞行器提供升力及操纵能力。文中初步设计了一种双梁式后掠一体化机翼构型,蒙皮分区域采用玻璃纤维和碳纤维面板蜂窝夹层结构,主承力骨架采用铝合金材料。对初始机翼构型的力学性能分析表明,其静强度和稳定性不能满足最大设计载荷下的使用要求。因此对机翼结构进行了局部尺寸缩放、纤维铺层调整以及骨架传力路径改善等优化设计,分别量化给出了各优化途径对机翼性能提升的效果。综合3种优化途径得到改进设计的一体化机翼,在结构重量增加很小的情况下,强度和稳定性得到了明显提高,满足设计要求。该设计和分析结果可供其他传感器飞机一体化机翼设计参考。

传感器飞机核心关键技术进展与应用

传感器飞机是美国空军实验室提出的一种高空长航时预警监视和信息综合飞行器,采用平台载荷一体化技术理念,兼具飞行器和传感器的双重特征。平台与载荷之间多要素耦合,意味着不同于传统情报、监视与侦察(ISR)飞机的总体设计;飞行条件与性能指标为气动设计带来了新挑战;大展弦比柔性机翼的气动弹性问题不仅造成飞行性能恶化,还会导致机翼共形天线电性能的损失。本文总结了传感器飞机的技术特征,从飞行平台和共形天线两方面阐述了美国传感器飞机系统的发展历程,梳理了支撑传感器飞机发展的一体化布局设计、层流减阻、阵风减缓、共形天线设计、形变测量与重构、电性能补偿6项核心关键技术并介绍了相关应用;从飞行能力、隐身能力、感知能力及协同能力4个方面展望了该类飞行器的发展趋势,可为后续新型ISR飞机提供参考。

联翼布局传感器飞机多目标优化设计

针对联翼布局传感器飞机的任务需求特点,建立了专用于该类无人机的能够综合考虑气动、结构和雷达性能的多目标优化设计模型。利用改进的类函数/形函数参数化方法完成整机外形进行参数化,利用风洞试验进行了气动分析模型的验证,基于工程梁理论搭建了联翼布局结构重量估算模型。在雷达距离方程的基础上,建立了机翼内部雷达天线性能估算的数学模型。利用该模型,能够在优化过程中考虑到内置机载预警天线安装位置和性能评估对翼型选择、结构重量和气动特性的影响,最终得到全局最优设计。对某方案的优化结果表明,相较于优化前,多目标优化结果能够明显提升整机升阻比和前后视雷达探测范围,同时减轻结构重量。优化结果和敏感性分析表明了该多目标优化模型的可行性和必要性。

传感器无人机发展状况及其关键技术

传感器无人机由于采用无人机-传感器一体化设计,具有载荷资源多、预警威力大、高空长航时等优势,成为各军事强国的研究热点。通过对传感器无人机系统总体、气动构型和共形传感器三个方面的简要介绍,阐述了传感器无人机的发展状况,并对传感器无人机研制的关键技术进行了简要分析,可为传感器无人机的研制提供必要的理论指导。