基于H型翼梁的无人机整体尾段的设计与分析

针对某型无人机设计总体方案针对尾段结构提出的减重及降低综合成本的优化目标,本文基于复合材料“整体化”设计及翼身融合布局设计的新概念,设计了一种基于H型翼梁的将平尾、尾罩翼身融合一体的无人机整体尾段结构。在7 g过载、5°侧滑角两种飞行工况下对结构进行了有限元分析,结果显示整体尾部的强度安全系数高达1.5倍以上。研究结果表明,整体式尾段结构达成了结构减重30%、综合成本降低30%以上的设计指标,并具有结构简单、重量轻、载荷传递效率高等优势,满足了无人机轻量化结构设计的需求,并为类似结构的设计提供了可靠有效的参考。

考虑气动弹性影响的机翼复杂气动外形设计研究

根据气动-结构一体化设计思想,结合机翼在真实飞行条件下受到气动载荷产生弹性变形的问题,进行了一种考虑静气动弹性影响的复杂机翼气动外形反设计方法研究。气动载荷及机翼结构弹性变形由基于非结构网格的三维Euler方程耦合结构力学平衡方程求解得到;用Takanashi余量修正方法作为机翼反设计方法,进行"复杂机翼气动弹性分析-简单光滑机翼反设计"循环迭代设计。以某型带有挂架及翼梢小翼的支线飞机大展弦比机翼作为设计算例,设计结果表明发展的设计方法是可行的,具有很高的工程实践意义和实用性。

大型客机复合材料中央翼整体化设计研究

本文从复合材料整体化的发展趋势和国外大型客机典型中央翼结构特点出发,结合复合材料设计和制造的固有特点,设计了一种整体化成型的中央翼方案。通过论证和分析,从设计性、强度、可靠性、质量、腐蚀、疲劳、维护、功能性、工艺性等方面说明了整体化中央翼方案的优点;从设计难度、制造难度等方面说明了该设计的风险。最后,结合现今设计技术和制造技术的发展说明了复合材料中央翼整体成型方案的可行性。

基于CATIA二次开发的飞翼外形参数化建模

如何快速地生成飞机三维外形模型是飞机总体设计中的一个重要问题。本文以飞翼布局飞机作为研究对象,研究了一种飞翼外形参数化数学模型,包括总体轮廓参数化模型、剖面形状参数化模型和过渡面参数化模型。基于该模型,应用CATIA二次开发技术,编制了能自动生成飞翼三维外形的CAD模型程序。应用算例表明,本文提出的参数化数学模型和所开发的程序能快速生成各种不同的飞翼三维外形模型。

基于代理模型的翼身融合水下滑翔机外形优化设计

为了提高翼身融合水下滑翔机(blended-wing-body underwater glider,BWBUG)外形的设计质量与优化效率,提出一种基于代理模型的翼身融合水下滑翔机外形优化(surrogate-based blended-wing-body underwater glider shape optimization,SBUGSO)框架。以最大升阻比(lift to drag ratio,LDR)为优化目标,排水体积不减小为约束条件,对翼身融合水下滑翔机外形进行优化。优化后的翼身融合水下滑翔机升阻比提高了24.32%,研究表明提出的基于代理模型的翼身融合水下滑翔机外形优化框架能够有效降低计算资源,同时提高水下滑翔机流体动力性能和排水体积,相比其他优化算法,具有明显优势。

可重复使用运载器机翼外形优化

研究了有翼可重复使用运载器机翼平面外形参数优化设计问题。在高超声速配平和低速水平着陆性能等约束条件下,利用混合遗传算法和粒子群优化算法来选择最优机翼外形参数,使机翼重量最小化。在已知的不同质心位置下求得相应的最小重量机翼外形。亚声速气动力采用面源法计算,高超声速气动力采用修正的牛顿流理论计算。为了降低计算耗费,使用均匀设计和逐步回归方法建立了低速气动力回归模型。整个优化过程在Matlab集成环境下完成。

大展弦比机翼气动外形设计方案研究

根据传统机翼气动外形设计的方案,结合CAD与CFD软件,本文提出了一套机翼气动外形设计流程,包括翼型选择、机翼平面参数确定、建立三维机翼外形模型、流场网格划分和典型飞行条件下的气动计算等多个部分。依据该流程,完成了一个满足设计指标的无人机大展弦比机翼外形的设计,充分说明了该机翼气动外形设计流程的技术可行性。

特种线圈骨架注射模的设计与制造

以特种线圈骨架为例,分析了四翅片倾斜结构的成型工艺,设计了独特的推出抽芯结构和换向推出结构,并介绍了设计要点。

X-47B飞翼气动布局设计分析

对X-47B双后掠飞翼布局的气动布局设计进行了研究,分析了前缘后掠角、外翼弦长等平面形状参数对单后掠、双后掠飞翼布局的气动及隐身特性的影响,讨论了内外翼采用不同前缘剖面形状的原因,总结了X-47B无人作战飞机布局的发展历程及详细设计阶段翼尖修形的效果,为飞翼布局飞机的气动隐身设计提供设计参考。

一种机翼型架外形快速设计方法

民用飞机的机翼设计都是以巡航性能作为设计点。由于飞机静气动弹性效应,大展弦比后掠机翼飞机巡航飞行时,机翼的气动特性会因机翼产生静变形而改变。为使飞机巡航飞行时机翼巡航性能达到设计指标,需要对机翼进行型架设计。本文中提出一种机翼型架外形的设计方法,首先应用气动力修正技术,对计算效率高但精度不足的偶极子格网法进行修正,采用完全解耦方法获得机翼初始型架外形,再通过耦合的迭代计算收敛到目标机翼型架外形,使其巡航状态飞行性能达到设计值。此方法不仅收敛速度快,而且其结果具有较高精度。

一种联翼式水下滑翔机外形优化设计方法

为增大传统水下滑翔机的升阻比,提高水下滑翔机的运动性能,将航空领域先进的联翼布局与传统水下滑翔机相结合,提出了一种新型的联翼式水下滑翔机,并通过外形优化设计使得联翼式水下滑翔机具有更优的升阻特性.首先,对水下滑翔机主体进行数值仿真模拟,将得到的结果与试验数据进行对比,验证了数值模拟方法的有效性.其次,运用CFD仿真软件比较分析了正交错、负交错和联尾翼3种联翼布局外形的升阻特性,选择升阻比最大的正交错布局作为水下滑翔机的初始外形.然后采用描形参数化方法,建立了联翼式水下滑翔机外形的参数化模型.最后,以最大化升阻比为优化目标,构建Kriging代理模型并采用EGO算法对联翼式水下滑翔机外形进行了优化设计.研究结果表明:优化后的联翼式水下滑翔机外形相比于初始外形,升阻比提高了18.42%;相较于传统水下滑翔机,升阻比提高了23.45%,从而验证了联翼式水下滑翔机具有更优异的升阻特性.本文的研究成果为提高水下滑翔机的滑翔性能提供了一种新思路和途径.

基于NURBS曲线的多段翼成形方法与验证

随着民机市场对大型客机的要求不断提高,增升装置的重要性日渐凸显。增升装置可以有效地提高飞机起降阶段的升阻性能。传统增升装置主要包括前缘下垂、前缘缝翼、后缘襟翼等。增升装置外形复杂,设计难度大,设计过程中不仅需要考虑多种增升装置之间的相互影响,还要考虑如何在不破坏干净构型气动外形的基础上实现增升装置的设计,并且增升装置外形精度对气动性能的影响极大,因此需要对其气动外形参数化设计方法进行研究。一套有效的增升装置气动外形参数化设计方法可以极大提高设计效率,缩减研发成本。基于NURBS曲线的可塑性和可控性,提出一种多段翼切割曲线参数化设计方法,实现了对多种干净构型增升装置的成形设计,并验证了该方法的可行性和通用性。

梯形渠道机翼形量水槽设计

本文针对我国农田灌溉中使用的梯形渠道机翼形量水槽,通过对其测流原理、基本结构的分析,结合运行过程中实时采集数据,对其应用测流性能和实际运行效果进行分析研究。通过试验数据分析,机翼形量水槽实际应用时满足应用条件且精度符合量水规范要求。进一步研究,得到了其应用时的一些性能参数指标,表明其灵敏度较高且连续性较好,在目前的灌区现代化管理中基本适用。

基于CST的三维机翼气动结构解析参数化建模与优化方法

针对概念设计阶段机翼设计需要大范围探索设计空间并进行气动结构一体化设计的需求,提出一种基于类别/形状变换函数(class-shape function transformation,CST)的三维机翼气动结构解析参数化建模与优化方法。在二维CST基础上,推导三维CST参数化几何模型的解析函数形式,通过网格自适应离散与结构特征提取技术建立了三维机翼的气动和结构解析参数化模型,能够同时支持包括机翼几何构型、结构布局、结构尺寸、材料属性等参数的气动结构一体化快速建模与优化求解,具备几何模型大范围参数化以及气动、结构模型的建模过程自动化能力。采用该方法对某大展弦比机翼开展气动结构一体化优化设计,对比固定结构布局优化方案,优化结果梁由2个减至1个,翼肋由20个减至15个,质量相比减少26.1%。

汉画像石麒麟图像考略

汉画像石上的麒麟图像因其旁注榜题"騏驎"而成为比较可信的研究资料,其图像以鹿为原型、头部有"山"形角、个别身腹部刻饰羽翼等纹饰。这一图像拓展了鹿图像引魂升天的主题,在鹿的头部加上"山"形角,提升了鹿图像的神格地位,使之成为王者风范的象征。其身腹部刻饰羽翼则是中西文化交流成果的体现。

基于展向参数主动控制的机翼外形设计方法

传统的机翼外形设计方法包括平面形状设计和关键剖面翼型控制,但有限的机翼剖面翼型无法完全控制机翼参数沿展向的完整分布。以主动控制机翼参数沿展向分布规律为出发点,基于CATIA中创成式曲面设计模块,提出了一种新的机翼外形设计方法。在所展示的建模实例中,实现了对机翼弦长、几何扭转角、翼型厚度等参数沿展向分布规律的主动控制。建模结果显示,与传统的机翼外形设计方法相比,获得了理论弦曲面和理论前后缘曲线,而非理论弦平面和理论前后缘直线,同时得到前后缘线以外的其余n条展向引导线。该方法可以很容易地推广到对后掠角、最大厚度、最大弯度等参数沿展向分布的主动控制,具有工程应用价值。