扑旋翼飞行器气动特性分析及机翼拓扑优化设计

发布时间：2024-04-25 04:59

　　建立微型扑旋翼飞行器运动学模型,基于面元法研究低雷诺数下非定常场中扑旋翼飞行器的气动特性,得到机翼气动特性和一个工作周期内的最大气动载荷。建立扑旋翼飞行器机翼有限元模型,基于变密度法和独立连续映射法(Independent continuous mapping,ICM)对机翼进行静力学和动力学拓扑优化设计,通过改变机翼拓扑结构优化机翼模态频率,得到同时满足结构静力学和动力学要求的扑旋翼飞行器机翼拓扑结构。本文为扑旋翼飞行器机翼结构优化设计提供了基本思路和研究基础。

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【部分图文】：

图1CFD、UAM法和实验法得到的升力系数对比

低雷诺数下扑旋翼飞行器工作过程中的流场具有强烈的非定常特性，对其进行研究采用的方法主要有计算流体力学（Computationalfluiddynam?ics,CFD）、UAM法、求解N?S方程、实验等方法。UAM法考虑到了前、后缘离散涡对扑翼飞行器气动特性的影响，满足Kutt....

图2坐标系及欧拉角示意图

扑旋翼飞行器工作过程中，机翼相对于机身的运动可由3种运动形式表示，分别为扑动、转动和俯仰运动。为描述机翼运动，定义3个坐标系，分别为惯性坐标系，机体坐标系Oxbybzb，机翼坐标系Oxwywzw。在3个坐标系中，定义旋转角ψ、扑动角Φ和迎角α这3个角度描述3个运动形式，如图2。扑....

图3机翼结构形式

机翼表面的压力分布可由非定常伯努利方程计算得到。式中：pref为远场压强，Q为当地速度，vref为远场速度。

图4气动力系数随时间变化曲线

由图2可知，当t=0.02s时，即机翼下扑至扑动角度φ最小值的约95%时，机翼升力系数达到最大值，此时机翼表面的气动载荷最大，其分布如图5所示。图5中，水平面上的横纵坐标为机翼的横纵方向，纵轴为载荷大小。接近翼根处载荷较小，翼梢处载荷较大，且前缘载荷较小，后缘载荷较大。预期机翼....

本文编号：3964041