针对展向自适应机翼的气动特性随折叠角度变化的问题,以经典翼型NACA0012为基础,设计了内外段比例为7∶1的展向自适应机翼。基于结构化网格和雷诺平均N-S方程,采用自主开发的流场求解器,研究了自适应机翼在不同速域、不同折叠角度情况下的总体气动性能以及操纵特性。从升阻比和机翼表面压力分布两个方面,对比了外段机翼在不同折叠角度下的总体气动效率以及折叠角度对流场特性的影响规律。研究结果表明,自适应机翼的对称变形在合适的折叠角度下可以使亚声速和超声速飞行条件下的气动效率大幅增加,增幅高达28%;亚声速飞行时的高气动效率来源于升力增加和阻力减小的共同作用,而超声速时的高气动效率主要来源于阻力的减小;在跨声速飞行条件下的气动特性随折叠角度变化不明显;非对称变形可以产生明显的用于方向操纵的滚转力矩和偏航力...

安全、稳定、高效是当前飞机机翼设计领域重点关注的问题。机翼是提供升力的主要部件之一,可变形机翼在改善飞机整体性能方面有巨大潜力。以智能材料为代表的新材料的发展对机翼柔性蒙皮、驱动装置、控制技术以及轻量化结构产生了革命性的变革,拓展了手性拓扑结构的应用范围。基于手性拓扑结构、飞机机翼的气动性能分析、先进的制备工艺等技术而设计的变形机翼,可在不同飞行速度、飞行坡度以及周围流场改变其机翼形状,从而提高飞行效率,这是飞机机翼结构设计的前沿领域,也是未来重要的发展方向。本文介绍了手性超结构的设计方法及当前的研究现状,总结阐述了当前国内外基于手性拓扑结构设计的可变形机翼的研究进展,为我国可变形飞机机翼的设计提供参考。

翼型弯度对飞机空气动力特性具有重要影响,为了研究随速度和高度变化,翼型弯度最佳变化规律,选取两组有代表性的翼型,其组内各翼型的弯度与弯度相对位置不同,然后对不同速度与高度状态下的翼型进行CFD仿真,得出速度与高度对变弯度机翼的空气动力性能的影响;再分析不同速度下的翼型气动特性,得出其对弯度与弯度位置的影响;最后得出翼型弯度随速度和高度变化的最佳变化规律。研究结果可以指导自适应变弯度机翼设计。

为提高小型无人机飞行效率,提出一种柔性变形机翼设计方法。基于机翼弦向弯度调节原理,采用柔性肋结构设计了面向小型(10Kg)无人机(UAV)的柔性变形机翼;采用计算流体动力学方法,分析了柔性变形机翼的升力系数变化和升阻比等空气动力学特性;采用有限元结构静力学方法,分析了柔性变形机翼的柔性肋结构在气动载荷下的应力变化,在风载下所受最大应力为5.3MPa,小于柔性肋的屈服强度11.65MPa。柔性肋组件设计可承受空气载荷,验证了柔性变形机翼的有效性和结构完整性。研究结果表明:设计的柔性变形机翼可以有效改善实际飞行中的气动特性,机翼最大升阻比可从60提高到110,在提升小型变体无人机飞行效率方面具有应用前景。