非圆截面巡飞弹气动特性实验研究

为研究非圆截面巡飞弹的气动特性,采用部件组合法设计了风洞实验模型,对单独弹身及巡飞弹进行了六分量测力实验,实验马赫数范围为Ma=0.4~0.6。实验结果表明:弹身对全弹正升力有一定贡献,最大能提供全弹升力的10%;小侧滑角范围内,在没有舵偏的情况下,侧向力、偏航力矩随着侧滑角基本线性变化;巡飞弹具有较好的纵向和横航向稳定性,升阻比高,气动特性在可用迎角内具有良好的线性度。     

快速部署无人机充气机翼设计与分析

为完成快速部署无人机充气机翼设计与分析,考虑翼型重合程度、蒙皮质量及加工工艺等因素对充气机翼设计的影响,对充气机翼进行优化设计.结合柔性薄膜理论,建立充气悬臂机翼的等效梁模型,提出一种充气机翼蒙皮应力计算及分析方法.对不同内外压差、气动载荷下的蒙皮应力分布及机翼充气压差对临界气动载荷的影响进行分析.研究结果表明:蒙皮弦...     

巡飞弹扇式折叠翼结构优化研究

对某巡飞弹的新型扇式弹翼进行了结构优化,将前翼的翼尖变形最小做为优化目标,取中翼、后翼长度及其与前翼连结点做为设计变量;采用FLUENT软件计算了相关的气动升力,将前、中、后翼近似简化为受均布线载荷作用的三根铰链悬臂梁,通过对此超静定结构的受力分析,建立了优化目标与设计变量之间的函数表达式,导出其优化数学模型,采用复形调优法进行迭代计算,代入约束条件,得出了最优结果。结果表明:采用扇式弹翼既能有效地提高升力,也能大幅减小弹翼的结构变形。     

针对时间关键目标的巡飞弹作战效能分析

利用蒙特卡罗法对时间关键目标的巡飞弹的作战效能进行了研究.对战场环境、模型参数进行分析和设定,确立随机目标特征,以浮现距离时间推进,实现了作战效能仿真,给出了效费比.该模型引入了敌方指挥官的人效因子,体现了巡飞弹对时间关键目标的作战特点和战场的动态交互性,充分展示了巡飞弹作战的特点.仿真结果表明,利用巡飞弹对付时间关键目标,具有较高的效费比和作战优越性.     

仿生蝙蝠扑翼飞行器设计及气动特性分析

研究仿生蝙蝠扑翼飞行器扑翼过程中的气动特性,分析蝙蝠扑翼飞行周期的扑动流程为展开—下扑—收缩—抬升,将飞行器翅翼主要分为驱动机构及折叠机构.运用UG软件进行三维建模后建立数学模型,并利用ADAMS软件仿真验证,分析得到扑翼飞行器运动参数.采用ADAMS-XFlow联合仿真,考察不同翼型、来流速度和扑动频率对气动特性的影响.仿真结果表明,本文设计的扑翼飞行器半椭圆翼飞行参数优于矩形翼;3 m/s的飞行速度为最佳飞行速度;扑动频率应控制在2 Hz.仿真结果能够为扑翼飞行器结构设计选型、飞行环境及飞行参数设定等提供理论参考.     

抗击巡飞弹战法研究

介绍了巡飞弹这一新的空袭兵器的分类和特征。分析了巡飞弹的强弱点,并对抗击巡飞弹的战法作了部分研究。     

基于XFlow的仿生扑翼飞行器机翼气动特性分析

通过空间曲柄摇杆结构产生的急回特性来实现仿生飞行器扑翼运动.为了探究仿生扑翼飞行器的气动特性的影响因素,采用玻尔兹曼模型的粒子跟踪方法模拟扑动过程中气动特性,基于计算流体力学仿真软件XFlow对不同翼型、翼展、翼平面形状进行仿真分析并探究对升力和推力的影响.结果表明:翼型弯度和翼展的增大能够增加扑翼飞行器的升力系数,推力系数随着弯度的增大而变小;通过综合分析得到翼展长度在2.5倍弦长时,气动特性最佳;不同翼面形状的机翼具有不同的气动性能,相对于机翼后缘几何形状,前缘对气动特性的影响较大.研究结果为扑翼飞行器机翼的系统设计提供了有益的指导.     

折叠式主弹翼气动特性研究

针对制导航弹的气动设计要求,设计了一种前后折叠式弹翼.并使用数值计算和工程计算方法研究前后折叠式弹翼、钻石背弹翼以及后折前张式弹翼的气动特性.计算结果表明:前后折叠式弹翼与钻石背弹翼升力系数在攻角较小时接近,在攻角较大时,前后折叠式翼的升力系数大于钻石背弹翼;前后折叠式弹翼的升阻比最大;后折前张式弹翼的外形滚转阻尼力矩系数最小;钻石背弹翼的外形滚转阻尼力矩系数最大.     

基于流固耦合方法的快速部署浮空器数值研究

为了研究快速部署浮空器的充气过程及其力学机理,采用逆向折叠方法建立其折叠态模型,利用任意拉格朗日欧拉方法建立了折叠态气球整个充气过程的数值模型,结构域和流场域基于拉格朗日描述,通过接触算法描述两者间的耦合关系。分析了浮空器在充气展开过程中的力学响应,并将实验结果与数值结果进行对比。结果表明为了研究快速部署浮空器充气展开过程中的力学机理和工作特性,采用逆向折叠方法建立其折叠态模型,利用任意拉格朗日欧拉方法建立了折叠态气球整个充气过程的数值模型,结构域和流场域基于拉格朗日描述,通过接触算法描述两者间的耦合关系。分析了浮空器在充气展开过程中的外形、应力和流场变化,并将实验结果与数值结果进行对比。仿真结果表明：展开过程与高压氦气源放气特性存在时变非线性耦合,其充气时长、囊体外形时变特性等因素与试验结果基本吻合。且位于底部的蒙皮应力值最高,后续设计和制造过程中需要对底部结构进行增强。通过本文提出的数值方法可以为后续不同任务和构型的快速部署浮空器设计和优化提供参考。：数值结果与实验结果基本吻合,证明了此数值方法的有效性。本方法可以为后续快速部署浮空器设计提供一定参考。     

后翼上反串置翼无人机气动特性研究

针对未来机体占用空间小并且具有高机动性飞行器的设计需求,提出后翼具有上反角的串置翼布局.采用N-S控制方程的有限体积法离散格式,选取剪切应力运输(SST)k-ω两方程湍流模型对以后翼上反角为变量的4组模型进行数值模拟分析.通过理论分析与验证机实验相结合的方法,研究了前后机翼间气动干扰特性以及后翼上反对飞行性能的影响.研究结果表明后翼上反角可避免平飞时前翼尾流对后翼的冲击,保证小攻角时的巡航稳定性.同时分析了由前后翼间持续相互干扰作用造成的不良影响,并提出了解决方案.研究论证了串置翼后翼上反能够替代垂尾起到横航向安定作用,并且通过取消垂直安定面降低了飞行器结构重量和浸润面积产生的阻力.      

蜻蜓滑翔时三维串列柔性双翼气动效能分析

为进一步揭示蜻蜓翼在被动的柔性变形和串列双翼柔性干涉作用下对气流的影响机制,本文基于STAR-CCM+软件,采用流固耦合方法对Navier-Stokes方程进行数值求解。研究了杨氏模量为3 800 MPa、泊松比为0.25时,蜻蜓柔性复翼的变形及其气动特性响应规律。研究表明：蜻蜓翼保持正向高置差气动布局均会带来相似且有益的影响。迎角5°时,1.2 mm的高置布局相比低置气动布局的升力系数提升了5.2%,当迎角增大到25°时,差值达到19%。双翼干涉效应下,前翼的气动特性会得到明显的提升,后翼虽会损失一定的气动力,但总体而言,动态干涉是有益的。从双翼气流分离下诱导的后缘涡强度来看,后翼的涡要明显强于前翼。9 m/s以后,蜻蜓滑翔时由前翼承担主要载荷的方式缓慢过渡到后翼,而且后翼翼梢处受载较明显,其最大变形达到16 mm;扭转变形方面：速度一定时,随着滑翔时失速迎角增大,后翼的动态弯扭变形明显强于前翼,验证了蜻蜓翼大迎角下利用后翼机动滑翔的观点。     

充气式机翼的通用设计方法

根据柔性材料的承力特点,以采用翼型的内切圆系尽可能地逼近常规翼型为设计思想,提出了一套可用于对称和非对称翼型的充气式机翼的通用设计方法.以非对称翼型Eppler 398为例,通过编程求解并结合软件绘图,阐述了充气式机翼的设计成型过程,并对根据该设计方法实际加工出的充气式机翼模型进行了抗弯刚度实验.实验结果表明:模型与设计相当吻合,其抗弯刚度随其内部充气压力增大而增大,即只要内部压力足够大,这种充气式机翼完全可以具备很好的抗弯刚度以替代刚性机翼.试验结果验证了该设计方法的可行性,为充气翼飞机的设计奠定了机翼设计的基础.     

钻石背弹翼外形参数对气动特性的影响

定义了描述钻石背弹翼平面形状的2个几何参数,采用模块化方法设计了一组风洞实验模型,进行了风洞测力实验,研究了前、后翼条高度差及其间距对钻石背弹翼气动特性的影响.实验结果表明,前翼条高、后翼条低配置的钻石背弹翼的升力、升阻比比前翼条低后翼条高配置的钻石背弹翼的升力、升阻比大;前后翼条间距对钻石背弹翼气动特性的影响较小.     

How swifts control their glide performance with morphing wings

Gliding birds continually change the shape and size of their wings, presumably to exploit the profound effect of wing morphology on aerodynamic performance. That birds should adjust wing sweep to suit glide speed has been predicted qualitatively by analytical glide models, which extrapolated the wing's performance envelope from aerodynamic theory. Here we describe the aerodynamic and structural performance of actual swift wings, as measured in a wind tunnel, and on this basis build a semi-empirical glide model. By measuring inside and outside swifts' behavioural envelope, we show that choosing the most suitable sweep can halve sink speed or triple turning rate. Extended wings are superior for slow glides and turns; swept wings are superior for fast glides and turns. This superiority is due to better aerodynamic performance-with the exception of fast turns. Swept wings are less effective at generating lift while turning at high speeds, but can bear the extreme loads. Finally, our glide model predicts that cost-effective gliding occurs at speeds of 8-10 m s(-1), whereas agility-related figures of merit peak at 15-25 m s(-1). In fact, swifts spend the night ('roost') in flight at 8-10 m s(-1) (ref. 11), thus our model can explain this choice for a resting behaviour. Morphing not only adjusts birds' wing performance to the task at hand, but could also control the flight of future aircraft.     

一种考虑静气动弹性影响的机翼型架外形设计方法

在机翼静气动弹性分析的基础上,结合Takanashi余量修正方法对三维机翼进行气动外形反设计,以确定机翼的型架外形。其中静气动弹性分析采用耦合计算流体力学和计算结构动力学(CFD/CSD)方法进行数值模拟。气动力采用N-S方程的有限体积求解技术,结构响应则采用有限元数值求解技术。以某客机方案机翼作为算例,设计结果表明本文所建立的机翼型架外形设计方法是可行的,具有一定的工程应用价值。     

无舵面飞机变弯度机翼承载/变形一体化设计

为通过机翼弯度变化实现对无舵面飞机的控制、改善其气动性能,需要协调结构变形、力学承载和轻质设计三者之间的关系。针对传统机械驱动机构造价高、重量大和智能材料驱动机构承载能力弱的缺陷,通过承载/变形一体化设计方法,充分考虑机翼气动载荷的特点,协调配置机械驱动机构与智能材料驱动机构,结合拓扑优化设计,提出一种无舵面飞机变弯度机翼承载/变形一体化设计方案。结果表明,无舵面飞机可在不同飞行环境下改变机翼弯度以承受多种载荷条件,对提高飞机的飞行性能、飞行效率和适应飞行环境的能力具有积极意义。     

昆虫翼粘弹性特性及其本构模型

通过蜻蜓翅脉的应力松弛实验,验证了昆虫翼的粘弹性特性.并且通过数值拟合,发现可以用标准线性固体模型对其进行描述.通过理论推导,证明昆虫翼粘弹性特性对于昆虫实际高频飞行中提升翼刚度、控制变形幅度、稳定飞行起到很关键的作用.     

FSAE赛车新型曲面前翼尾翼气动优化设计

通过优化设计大学生方程式赛车的空气动力学套件,可有效提高赛车的性能。在满足大学生方程式汽车大赛(FSAE)设计规则的前提下,率先采用曲面翼设计理念,优化设计了重庆大学方程式赛车的前翼和尾翼。结合翼形分析软件Profili与Xfoil,进行详细的翼型选型与攻角确定。基于计算流体力学的三维流场数值模拟,优化了赛车的前翼和尾翼。对比多种造型策略,确定了新型减阻曲面翼造型,选用"直主翘襟"尾翼和箭状曲面前翼的空气动力学套件。优化后的赛车整车负升力系数提升至1.68,负升阻比提升至1.91。