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题目:大展弦比复合材料机翼静气弹分析及型架设计

关键词:气动弹性,型架设计,大展弦比机翼,风洞试验,振动试验,复合材料

  摘要

气动弹性问题历来为飞机设计中的关键技术。特别是对于大展弦比复合材料机翼,气动弹性问题更为突出。因此有必要对此类大展弦比复合材料机翼进行气动弹性分析,并通过试验进行校核。由于大展弦比机翼在实际的飞行状态下变形量十分可观;因此必须在机翼设计时考虑气动弹性变形及气动载荷重新分布的影响,对机翼外形进行型架设计,使之在飞行中满足飞机设计气动外形的要求。论文对某大展弦比复合材料后掠翼的气动弹性特性,随后掠角和蒙皮偏轴角及铺层非均衡程度的变化进行了分析研究。基于地面振动试验结果对几个发散风洞试验的试验件的计算模型进行了调整,并将发散速度的计算值与亚临界发散风洞试验的预测值进行对比。针对两个机翼结构进行了满足不同飞行条件下气动外形要求,以机翼几何预扭角为设计变量的型架优化设计。研究结果表明,机翼的后掠角、铺层偏轴角和铺层非均衡程度,对于其翼尖最大位移、翼尖最大扭转角和弹性/刚性升力线斜率具有较大的影响,设计时应该对这些关键参数加以重视。通过风洞模型计算分析和试验校核可以看到,静气动弹性计算中所建模型必须和实际模型的地面振动试验对比校核,以修正计算模型,这样才能较为准确地预测实际模型的静气动弹性效应。对现代机翼进行型架优化设计是很有必要的,通过型架设计能得到使机翼在各种情况下均接近目标外形的优化型架外形。