机翼上的控制面(副翼、襟翼等)通过自身的偏转使得机翼上产生的升力发生变化,从而实现飞机的各种机动动作。本文研究了控制面偏转对机翼展向升力分布的影响,分析了一种控制面偏转形式对机翼根部弯矩的影响。为减轻机翼结构设计质量提出了一种思路。

本文介绍了一种用于复合材料机翼结构设计与优化的气动弹性剪裁方法。该方法应用所谓的双线性拉格朗日(Lagrange)形函数来创建用于复合机翼结构气动弹性剪裁的设计变量。目前常用的基于单元设计变量的方法使得蒙皮/翼梁/肋板的厚度分布不光滑,可能导致制造问题或应力集中。而形函数方法假设机翼蒙皮或沿着翼梁/肋板的厚度分布可以通过一组形状函数叠加。这样,设计变量就变成形函数的系数。在应用优化算法求解这些系数之后,可以通过将形函数叠加来确定每个单元的厚度,可保证相邻单元间厚度分布的平滑度。此外,应用基于计算流体力学(CFD)的颤振分析方法可精确地捕获跨声速颤振边界,并且在优化过程中可用作颤振约束。为了验证本文所介绍的气动弹性优化方法,优化设计了一个民用飞机复合机翼结构。其次,以优化后的机翼结构为基础,设计并制

机翼上的控制面(副翼、襟翼等)通过自身的偏转使得机翼上产生的升力发生变化,从而实现飞机的各种机动动作。本文研究了控制面偏转对机翼展向升力分布的影响,分析了一种控制面偏转形式对机翼根部弯矩的影响。为减轻机翼结构设计质量提出了一种思路。

基于柔度法静气弹分析方法,对电动飞机复合材料机翼考虑气动弹性载荷的结构优化方法进行研究。以考虑翼型弯度的涡格法计算机翼气动载荷,并与计算流体力学(CFD)计算结果进行对比,验证其准确性。使用遗传算法对机翼结构进行铺层优化,以铺层度及铺层角度百分比为优化变量,结构质量最低为优化目标,强度及复合材料工艺性作为设计约束,对机翼结构进行优化,计算强度时考虑气动弹性载荷。最后通过静力试验验证仿真结果的准确性。研究表明直机翼考虑气动弹性载荷后翼根弯矩、剪力及扭矩均有增加,基于该优化方法可设计合适的机翼结构刚度,在满足强度设计要求同时能达到减重目的。