● 摘要
高空长航时无人机以其自身的特点：飞行高度高、留空时间长，承担着通信中继、侦察、武器投放和战果评估等任务，成为现代战争中不可或缺的武器。高空长航时无人机的典型特征是结构轻和翼展大，这使得在气动载荷的作用下结构的变形很大，翼尖相对变形甚至可达25%，气动弹性是高空长航时无人机气动布局设计必须要考虑的问题。本文以工程应用为背景，分析和总结了气动弹性对飞机气动特性的影响，明确了现代飞机初步设计阶段必须考虑气动弹性对气动特性的影响。对飞行器气动弹性计算方法进行了分析，建立了一种基于CFD/CSD同步交错积分耦合的气动弹性计算方法，该方法以求解NS方程/有限元分析为基础，结合动网格技术和数据守恒交换法，进行流体-结构耦合计算，并应用该方法针对某大展弦比无人机，开展机翼气动弹性对全机气动特性影响的分析，然后开展弹性机翼副翼效率计算，分析气动弹性对操纵面效率的影响规律。本论文所做的主要工作和研究成果如下：1）建立静气动弹性计算的方法。针对静气动弹性问题，介绍了强、弱耦合方法以及耦合计算中的流体计算方法、结构计算方法、数据交换方法和网格变形技术，并针对每种方法进行了详细的说明。2）针对某大展弦比无人机，利用本文建立的计算方法开展静气动弹性计算，分析飞行状态下气动弹性对全机气动特性影响，给出不同展弦长处机翼的压力分布、位移分布，扭转分布以及全机的升阻特性等。3）针对某大展弦比无人机副翼偏转效率，开展气动特性计算，分析气动弹性对副翼效率的影响，并研究不同速压对弹性副翼效率的影响规律，预测副翼效率反效的速压值，并进行验算。