考虑多巡航工况的大型飞机气动弹性优化

简介

针对目前大型飞机机翼常见的单点优化设计方法在考虑多巡航工况情况下非设计点性能较差的问题,提出了一种多工况气动弹性综合优化框架,考虑了不同的巡航工况,对大型飞机复合材料机翼开展气动弹性优化的研究。以最小机翼结构质量为目标,在气动弹性、应力/应变、强度等条件的约束下,通过遗传算法对机翼型架外形的蒙皮、腹板、凸缘等复合材料部件的铺层厚度展开设计,并根据优化结果进行了型架外形设计,采用高精度CFD/CSD耦合方法分析和校验了优化结果的升阻特性。研究表明在不低于设计巡航外形气动性能的条件下,综合多巡航工况的气动弹性优化能有效减轻结构质量,从而减少整体燃油消耗。进一步对比分析了多巡航工况优化与单巡航工况优化,研究了巡航工况数目与优化结果之间的关系,结果表明综合考虑多巡航工况的优化结果性能更好,且优化结果的整体性能随着优化巡航工况数目的增加而提升。