【摘 要】
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带电传操纵系统飞行器容易出现飞控系统与结构动力学及非定常气动力之间的不利耦合,产生气动伺服弹性稳定性问题(ASE).因此,ASE分析及优化设计是现代飞行器设计必须开展的一项关键技术工作.本文提出了一种飞行器气动伺服弹性优化设计方法,开发了优化设计程序.以某飞行器ASE优化设计为验证算例,优化结果显示,本项目所开发ASE优化程序具有以下优点：调参方便，可方便的调整控制律各增益大小，优化设计能力强；具
【机 构】
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成都飞机设计研究所,成都 610091
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带电传操纵系统飞行器容易出现飞控系统与结构动力学及非定常气动力之间的不利耦合,产生气动伺服弹性稳定性问题(ASE).因此,ASE分析及优化设计是现代飞行器设计必须开展的一项关键技术工作.本文提出了一种飞行器气动伺服弹性优化设计方法,开发了优化设计程序.以某飞行器ASE优化设计为验证算例,优化结果显示,本项目所开发ASE优化程序具有以下优点：调参方便，可方便的调整控制律各增益大小，优化设计能力强；具有多工况批处理能力和分析结果后处理能力，提高了计算和结果分析效率，并便于将优化参数反馈控制律设计专业，进行同步优化和校核；可通过后期改进，与控制律设计专业进行同环境优化设计；操作简便，执行效率高，大大提高了工作效率。
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现代飞机要求远程打击能力,飞机外挂武器逐渐向重型化发展,重外挂武器飞机颤振特性问题日趋显现.本文以某型飞机3、4挂点挂装重外挂导弹为研究对象,得到导弹重心对颤振特性的显著影响,并以颤振发生极端情况为基础,分别通过调整3、4挂点悬挂系统俯仰刚度、7、8挂点武器重量,来抑制飞机颤振发生.同时提出导弹反对称俯仰模态、机翼反对称弯曲模态的颤振影响规律,结果为该型飞机重外挂武器颤振特性研究提供有效参考.
本文分别采用Nastran、ZAERO、ANSYS Workbench三种流固耦合软件对AGARD445.6机翼的颤振边界进行了分析.将计算结果与试验数据对比研究,并比较三种软件的优缺点.结果表明:其中ZAERO软件计算结果最准确,对“跨音速凹坑”以及Ma=1.141状态的颤振边界均有较高的预测精度;Nastran对“跨音速凹坑”的模拟精度有一定缺陷,但是其计算消耗最小,然而ZAERO和Nastr
本文主要研究了基于结构优化方法的动力学模型的修正技术,论述了使用RSM近似建模技术的优化模型的构建方法.通过对某机翼有限元模型的计算分析,建立RSM近似模型,使用两种不同的优化策略对机翼有限元模型动力学的动力学参数进行了修正.结果表明,在满足结构频率约束和颤振速度约束的前提下,结构重量得到了大幅度的降低,通过采用近似建模技术的结构优化方法在飞行器概念设计阶段的应用具有积极意义.
针对高性能无人机概念、初步设计阶段的气动弹性结构优化设计问题,分别提出了基于等效简化模型和Kriging代理模型的快速优化设计方法.等效模型采用复合梁简化方法将三维结构简化为二维平板结构,可以在概念设计阶段实现快速建模分析、优化设计、方案验证及修改;针对初步设计阶段所使用的三维结构模型,将Kriging代理模型与气动弹性优化方法相结合,在保证结果准确性的基础之上,提高了优化的效率,缩短了设计周期.
针对带有四块操纵面的大展弦比机翼,建立结构有限元模型和非定常气动力网格,进行了动力学特性分析及亚音速不可压流下的颤振特性分析.通过改变操纵面质量特性和操纵刚度,对不同展向位置的操纵面参数变化的影响进行了具体研究.经分析,当外侧操纵面质量较大且操纵刚度较低时,易发生临界点很低的操纵面旋转型颤振,在初步设计阶段应通过操纵面参数化设计避免这种危险情况的出现。
本文利用粒子群/分形混合算法,结合Kriging代理模型,对大展弦比复合材料机翼进行气动弹性优化研究.在满足强度、位移、颤振速度等约束条件下,以铺层厚度、横截面积等作为设计变量,对机翼的结构质量进行优化.研究表明:使用粒子群/分形混合算法进行气动弹性优化能在可接受的计算消耗下得到满意的结果,结合Kriging代理模型能大幅减少计算耗费,提高计算效率,具备良好的工程实用性。
为了得到同批次或者状态相近的飞机翼面颤振速度的快速评估,提出了利用响应面代替有限元的方法.利用动力模型的关键参数构建多项式响应面模型,用最小二乘法确定多项式系数并检验拟合精度.以某型飞机全动翼面为算例,建立高阶多项式响应面模型,抽样检查结果表明基于响应面法的模型颤振速度快速评估能满足工程精度需要,并且在外场、部队等不具备有限元计算条件的地方均可完成评估。
大型水陆两栖飞机具有适应性强、用途广泛等独特优势,应用前景广阔.由于其特殊的布局形式和使用模式,大型水陆两栖飞机气动弹性设计过程中遇到了诸多问题.本文根据国内外各型飞机的研制经验,对这些问题进行了详细描述,包括发动机系统旋转颤振、T型尾翼颤振、静气动弹性修正、突风动态响应、灭火投水响应、破损安全设计等,以期为大型水陆两栖飞机的气动弹性设计提供参考.
AGARD WING445.6机翼是国际上常用的检验颤振计算方法和程序的一个标准模型,以其中3号弱刚度模型为基准,首先采用有限元建模还原了AGARD WING445.6机翼3号弱刚度模型的仿真作为模型设计基准.然后根据国内暂冲式增压风洞的速压范围,采用结构动力学相似原理设计、制作了AGARD WING445.6机翼的相似颤振标模并进行了频率试验.采用MSC/NASTRAN对基准模型和完成的相似颤振
气动弹性试验主要用于校验飞机产品的气动弹性特性、验证安全性或用于研究一般规律以探索新技术.民用飞机气动弹性试验模型的设计以动力学近似为准则.在模型设计加工过程中,配重是极其重要的环节.本文对现有配重技术在目标质量拆分及配重计算、绘制、加工过程进行优化,在改进设计过程中对于梯形配重块参数的预估，通过程序实现配重过程实时参数变换，提高了配重设计的精度及效率。