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联翼布局传感器飞机多目标优化设计

航空学报 2021年第12期42卷 231-246页

作者：何程马东立贾玉红杨穆清陈刚北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

针对联翼布局传感器飞机的任务需求特点,建立了专用于该类无人机的能够综合考虑气动、结构和雷达性能的多目标优化设计模型。利用改进的类函数/形函数参数化方法完成整机外形进行参数化,利用风洞试验进行了气动分析模型的验证,基于工程... 详细信息

针对联翼布局传感器飞机的任务需求特点,建立了专用于该类无人机的能够综合考虑气动、结构和雷达性能的多目标优化设计模型。利用改进的类函数/形函数参数化方法完成整机外形进行参数化,利用风洞试验进行了气动分析模型的验证,基于工程梁理论搭建了联翼布局结构重量估算模型。在雷达距离方程的基础上,建立了机翼内部雷达天线性能估算的数学模型。利用该模型,能够在优化过程中考虑到内置机载预警天线安装位置和性能评估对翼型选择、结构重量和气动特性的影响,最终得到全局最优设计。对某方案的优化结果表明,相较于优化前,多目标优化结果能够明显提升整机升阻比和前后视雷达探测范围,同时减轻结构重量。优化结果和敏感性分析表明了该多目标优化模型的可行性和必要性。

关键词：联翼布局传感器飞机多目标优化设计结构重量雷达性能

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联翼布局机翼端板气动分析及优化

联翼布局机翼端板气动分析及优化

作者：杜琪南昌航空大学

学位级别：硕士

联翼布局作为一种非常规布局,因其拥有较轻的结构重量、较高的强度刚度、较小的诱导阻力、较大的升力系数等优点,现已逐渐进入人们的视野。该布局拥有前翼、后翼两对机翼,前翼后掠,后翼前掠,两者通过端板连接,故端板的几何参数变化对联... 详细信息

联翼布局作为一种非常规布局,因其拥有较轻的结构重量、较高的强度刚度、较小的诱导阻力、较大的升力系数等优点,现已逐渐进入人们的视野。该布局拥有前翼、后翼两对机翼,前翼后掠,后翼前掠,两者通过端板连接,故端板的几何参数变化对联翼布局的气动特性有较大影响。本文以半联翼布局模型为研究对象,采用CFD方法对模型进行仿真计算,并综合基于正交试验设计的直观分析法及方差分析法,针对联翼布局端板的多个几何参数进行了优化。本文主要完成了以下几方面的工作:首先,介绍了本论文的研究背景与意义,阐述了国内外对联翼布局的研究现状。根据国内外先进研究成果,确定研究方向。其次,介绍了研究过程中所采用的数值计算方法,包括流动控制方程、方程的离散与求解、湍流模型、边界条件以及网格划分方法。完成对三维模型的网格划分并验证模型在此数值方法中的可靠性。再次,根据飞机设计的原则确定联翼布局机翼的基本布局。在这个基本布局下分别研究了前翼后掠角和前后翼联结点位置这两者变化时对对联翼布局气动特性的影响。综合气动及结构等指标,联翼布局前翼后掠角不能太大也不能太小,前后翼联结点最佳位置为0.7倍左右的前翼半展长处。然后,研究了端板相对高度及截面形状变化时对联翼布局气动特性的影响。结果表明,随着端板高度的增加,升阻比先增大后减小,静稳定性随之增强,端板高度等于0.1倍的前翼半展长时升阻比最佳。端板截面形状对联翼布局气动特性影响较大,在迎风面积相同时,比起陡变外型端板,流线外型端板对升阻比的提高更有利。端板截面翼型最大厚度处不能过前也不能过后,取在中间偏后位置对提高联翼布局的升阻比更有利且操纵性更好。最后,基于正交试验设计方法对联翼布局端板的三个角度参数(外倾角A、偏转角B和纵向夹角C)的五个角度(-10°、-5°、0°、5°和10°)进行正交实验,选用正交表L25(56)得到25个角度参数构型组合。运用直接观察法确定出最优组合为ABC,即外倾角-5°,偏转角10°,纵向夹角-10°;利用方差分析法得知其中偏转角才是影响气动性能的主要因素。经过与基准构型比较,优化构型升阻比提高且静稳定性更好。

关键词：联翼布局端板参数气动特性数值仿真正交试验设计

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某型联翼布局无人机的气动计算与分析

航空工程进展 2017年第1期8卷 1-8页

作者：惠哲沈海军同济大学航空航天与力学学院上海200093

与常规布局飞机相比,联翼布局飞机具有结构重量轻、抗弯扭强度大、诱导阻力低、升力系数大和稳定性好等优点。介绍一种高效的数值模拟方法,完成对某型联翼布局无人机气动特性的初步计算与分析。基于商业软件ANSYS,整个研究过程着重于从... 详细信息

与常规布局飞机相比,联翼布局飞机具有结构重量轻、抗弯扭强度大、诱导阻力低、升力系数大和稳定性好等优点。介绍一种高效的数值模拟方法,完成对某型联翼布局无人机气动特性的初步计算与分析。基于商业软件ANSYS,整个研究过程着重于从网格建模、全机流场模拟、气动模拟数据分析三个方面,探索该型无人机纵向、横向和航向的气动特性以及主操纵面的操纵效率,实现对该型无人机稳定性和操纵性能的表征与评估。结果表明:无人机升降舵偏角的变化不影响无人机的握杆静稳定度,并且在0°~25°的升降舵偏角(下偏)范围内,升降舵偏角与升降舵的升力系数基本呈线性变化;在-4°~12°的迎角范围内,随着迎角的不断增大,该型无人机的横向静稳定性水平越大;两个垂直翼和垂尾是产生航向静稳定性的主要部件。

关键词：联翼布局数值模拟气动特性放宽静稳定性舵面效率

联翼布局飞机“正、负交错”构型对全机气动特性影响研究

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联翼布局飞机“正、负交错”构型对全机气动特性影响研究

2015年第二届中国航空科学技术大会

作者：张晓胡冶张鹏邹玉龙中航飞机股份有限公司研发中心中航飞机股份有限公司汉中飞机分公司

为了明确联翼布局飞机两种常见布局:"正交错"构型和"负交错"构型对全机气动特性的影响,本文采用数值模拟方法对某型联翼飞机的两种构型进行了二维、三维的流场计算和气动特性参数比较。研究表明,联翼布局中的"正交错"构型具有延迟失速,... 详细信息

为了明确联翼布局飞机两种常见布局:"正交错"构型和"负交错"构型对全机气动特性的影响,本文采用数值模拟方法对某型联翼飞机的两种构型进行了二维、三维的流场计算和气动特性参数比较。研究表明,联翼布局中的"正交错"构型具有延迟失速,减小诱导阻力、提高最大升力系数、更好的俯仰稳定性,更大升阻比等优势。

关键词：联翼布局气动特性正交错负交错

来源： cnki会议评论

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基于响应面法的水下滑翔机联翼布局优化设计

船舶标准化工程师 2024年第1期57卷 74-81页

作者：何建威张文鹏沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

为分析水下滑翔机联翼布局对水动力性能的影响,提出一种联翼布局的外形参数化方法,选取几何展弦比为6的联翼式水下滑翔机为初始构型,采用单因素法对各参数对滑翔机水动力性能的影响进行分析,并采用响应面设计中的效应面法(Box-Behnken D... 详细信息

为分析水下滑翔机联翼布局对水动力性能的影响,提出一种联翼布局的外形参数化方法,选取几何展弦比为6的联翼式水下滑翔机为初始构型,采用单因素法对各参数对滑翔机水动力性能的影响进行分析,并采用响应面设计中的效应面法(Box-Behnken Design,BBD)对滑翔机的联翼布局进行优化设计。结果表明:相比于初始构型,响应面法优化后的构型在保证稳定性的基础上将升阻比有效提升了8.19%。研究成果可为水下滑翔机联翼布局设计提供一定参考。

关键词：联翼式水下滑翔机响应面法优化设计联翼布局

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双吊舱联翼布局太阳能飞机气动弹性建模研究

飞机设计 2013年第1期33卷 6-9页

作者：侯祥民黄俊北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

太阳能飞机一般都是大展弦比形式,气动弹性问题非常突出。先对飞机进行受力分析,确定在建立结构模型时需要考虑的关键问题,然后通过静力学分析确定吊舱所在位置,之后根据飞机外形参数建立详细的机翼结构模型和气动模型,再将飞机的结构... 详细信息

太阳能飞机一般都是大展弦比形式,气动弹性问题非常突出。先对飞机进行受力分析,确定在建立结构模型时需要考虑的关键问题,然后通过静力学分析确定吊舱所在位置,之后根据飞机外形参数建立详细的机翼结构模型和气动模型,再将飞机的结构模型和气动模型连接起来。对整个模型进行的气弹算例计算结果表明,这种建模是合理的。

关键词：联翼布局太阳能飞机模型建立双吊舱

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一种联翼式水下滑翔机外形优化设计方法

哈尔滨工业大学学报 2019年第4期51卷 26-32页

作者：李天博王鹏孙斌黎程山西北工业大学航海学院西安710072 水声对抗技术重点实验室(中国船舶工业系统工程研究院) 北京100094

为增大传统水下滑翔机的升阻比,提高水下滑翔机的运动性能,将航空领域先进的联翼布局与传统水下滑翔机相结合,提出了一种新型的联翼式水下滑翔机,并通过外形优化设计使得联翼式水下滑翔机具有更优的升阻特性.首先,对水下滑翔机主体进行... 详细信息

为增大传统水下滑翔机的升阻比,提高水下滑翔机的运动性能,将航空领域先进的联翼布局与传统水下滑翔机相结合,提出了一种新型的联翼式水下滑翔机,并通过外形优化设计使得联翼式水下滑翔机具有更优的升阻特性.首先,对水下滑翔机主体进行数值仿真模拟,将得到的结果与试验数据进行对比,验证了数值模拟方法的有效性.其次,运用CFD仿真软件比较分析了正交错、负交错和联尾翼3种联翼布局外形的升阻特性,选择升阻比最大的正交错布局作为水下滑翔机的初始外形.然后采用描形参数化方法,建立了联翼式水下滑翔机外形的参数化模型.最后,以最大化升阻比为优化目标,构建Kriging代理模型并采用EGO算法对联翼式水下滑翔机外形进行了优化设计.研究结果表明:优化后的联翼式水下滑翔机外形相比于初始外形,升阻比提高了18.42%;相较于传统水下滑翔机,升阻比提高了23.45%,从而验证了联翼式水下滑翔机具有更优异的升阻特性.本文的研究成果为提高水下滑翔机的滑翔性能提供了一种新思路和途径.

关键词：联翼布局水下滑翔机参数化建模代理模型外形优化设计

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联翼式水下滑翔机外形设计及水动力性能分析

联翼式水下滑翔机外形设计及水动力性能分析

作者：何建威沈阳工业大学

学位级别：硕士

水下滑翔机的工作原理是将其水翼所产生的升力转化为推动其向前的动力,并由其内部调节装置调整运动姿态。滑翔机升力越大,阻力越小,其升阻比就越大,滑翔效率越高。为了增大水下滑翔机的升阻比,提升水下滑翔机的水动力性能,本文参考了航... 详细信息

水下滑翔机的工作原理是将其水翼所产生的升力转化为推动其向前的动力,并由其内部调节装置调整运动姿态。滑翔机升力越大,阻力越小,其升阻比就越大,滑翔效率越高。为了增大水下滑翔机的升阻比,提升水下滑翔机的水动力性能,本文参考了航空航天领域联翼布局的气动外形特点,设计出了一种联翼式水下滑翔机,分析了外形参数对联翼式水下滑翔机水动力性能的影响。主要工作如下:首先,以SUBOFF潜艇标模为研究对象,通过STAR-CCM+软件对其进行仿真计算,将仿真计算后得到的仿真值与试验值进行对比以验证数值模拟方法的准确性。其次,基于CFD方法分析对比了不同的水下滑翔机主体、水翼外形、联翼布局水动力性能,设计出了联翼式水下滑翔机的初始外形,并引入Slocum水下滑翔机的水翼参数,建立相应的常规后掠翼水下滑翔机和联翼式水下滑翔机模型,对比分析了联翼式水下滑翔机和常规后掠翼水下滑翔机的水动力性能,结果表明:联翼式水下滑翔机具有更优的升阻特性。再次,根据联翼式水下滑翔机的外形特点,提出了联翼布局的外形参数化方法,并对所提出的外形参数进行了无量纲化处理,使其具有广泛的适用性,通过Solid Works软件的方程式功能实现了联翼式水下滑翔机的参数化建模。然后,将滑翔经济性和滑翔稳定性作为水动力性能的分析指标,分析了不同的联翼布局参数对滑翔机水动力性能的影响,总结出各参数对滑翔机水动力性能的影响规律。最后,以联翼式水下滑翔机的最大升阻比作为优化目标,将对其影响较大的外形参数翼间距、翼隔_((1)、根梢比作为设计变量,利用BBD试验进行了响应面优化设计,通过响应曲面分析了各外形参数对水动力性能的耦合影响,完成了联翼式水下滑翔机的外形优化,优化结果表明:相比于联翼式水下滑翔机的初始外形,优化后的外形不仅保证了滑翔机的稳定性,还提升了滑翔机的最大升阻比。

关键词：联翼布局水下滑翔机参数化建模水动力性能响应面法

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基于正交试验的联翼端板参数优化

南昌航空大学学报（自然科学版） 2015年第4期29卷 72-77页

作者：杜琪王琦林玉祥罗越南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063

为减小端板几何参数对联翼布局气动特性的影响,运用正交试验法针对联翼布局中端板的3个角度参数设计实验方案,采用CFD方法对模型进行仿真计算,分析其升阻比和俯仰力矩特性。结果表明,偏转角为影响升阻比和俯仰力矩的主要因素,外倾角和... 详细信息

为减小端板几何参数对联翼布局气动特性的影响,运用正交试验法针对联翼布局中端板的3个角度参数设计实验方案,采用CFD方法对模型进行仿真计算,分析其升阻比和俯仰力矩特性。结果表明,偏转角为影响升阻比和俯仰力矩的主要因素,外倾角和纵向夹角对两者影响较小。优化后模型比基准模型升阻比高,静稳定性更好。研究结果可为联翼布局设计提供理论依据。

关键词：正交试验联翼布局端板参数气动优化