● 摘要
随着复合材料在航空结构上的广泛使用，特大展弦比全复合材料结构机翼的出现，主动柔性机翼技术和主动气弹机翼技术的提出，传统的依照刚性结构的机翼气动设计方法受到了挑战，机翼结构的柔性成为其气动设计中不可忽略的重要因素，直接影响到飞机的气动特性和安全性。本文围绕柔性机翼设计，主要进行了两个方面的研究：1、 弹性变形对柔性机翼的气动特性影响分析。针对大展弦比全复合材料机翼的静气弹响应行为，采用机翼静气弹的CFD/CSM弱耦合方法，基于动网格生成技术和压强插值技术，通过高精度的数值模拟，求解大展弦比柔性机翼在结构几何非线性变形状态下的非线性静气弹响应问题，最后完成弹性变形对柔性机翼的气动特性影响分析。2、 柔性机翼的气动/结构多学科优化设计。基于DOE试验技术的响应面方法，采用参数化建模的思想，根据机翼的设计变量生成机翼的流场CFD网格以及结构有限元模型，并按照机翼静气弹的CFD/CSM弱耦合方法求解柔性机翼的气动和结构特性，对柔性机翼的升阻比和结构重量进行多学科多目标优化，完成柔性机翼的气动/结构一体化设计。研究结果表明，柔性机翼的升力系数明显降低，升阻比明显减小，气动特性严重偏离了刚性机翼的设计点，在柔性机翼的气动设计中必须加以考虑；而基于柔性机翼设计思想的气动/结构一体化设计方法，相比传统的机翼气动、结构单学科设计方法，能够获取更好的气动和结构综合性能，具有更好的优越性和更广泛的应用前景。