机翼弹性变形对气动特性的影响

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2004-1032-3015机翼气动弹性的研究综述①肖艳平 黄波* 王越(中国民用航空飞行学院 四川广汉 618307)摘 要：机翼的气动弹性直接关系着飞行的安全与稳定，有关气动弹性的研究对于提高飞机的性能十分重要，国内外的专家学者为此做了大量的研究工作。

本文对国内外机翼气动弹性的研究工作从结构模型、气动力模型、分析方法等方面进行了简单的总结和评述，特别是关于机翼颤振方面的研究，并提出了未来分析机翼气动弹性可能的发展方向和一种新思路。

关键词：机翼 气动弹性 性能 颤振中图分类号：V211 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)07(b)-0011-05Summary of Research on the Aeroelasticity of WingXIAO Yanping HUNG Bo WANG Yue(Civil Aviation Flight University of China, Guanghan, Sichuan Province, 618307 China)Abstract: Aeroelasticity of wings is directly related to the safety and stability of f light. The study of aeroelasticity is very important to improve the performance of aircraft.Experts and scholars at home and abroad have done a lot of research work for it.The research of wing aeroelasticity is brief ly summarized and discussed includeing structural model, aerodynamic model and analytical method,especially the study of wing f lutter.The possible development direction and new idea of wing aeroelasticity analysis in the future is put forward.Key Words: Wing; Aeroelasticity; Performance; Flutter①基金项目：中国民用航空飞行学院科学研究基金（项目名称：后掠翼飞机的颤振参数敏感性分析；（项目编 号：J2019-081）。

热气动弹性变形对飞行器结构温度场的影响研究刘磊;桂业伟;耿湘人;唐伟;王安龄【摘要】气动加热造成的结构温升可能造成飞行器结构失效从而带来安全隐患。

准确预测结构温度场在高超声速飞行器热防护系统与结构设计中显得尤为重要。

气动热与传热耦合是提高结构温度场预测精度的有效手段，经长期研究与发展，不管是耦合方法研究还是实际工程应用都已开展了大量工作。

但这些研究工作均未考虑结构变形对气动加热和结构温度场的影响。

而在实际飞行过程中，特别是长时间飞行后，结构变形对结构温度场的影响往往是不能忽略的，对气动力／热环境也都有直接的影响。

本文以飞行器静热气动弹性计算方法为基础，对高超声速飞行器机翼模型进行了考虑热气动弹性变形影响的气动热与传热耦合计算，并与不考虑变形对热环境影响情况的计算结果进行了对比分析。

结果表明，虽然对于大面积区域变形对气动热／结构温度场的影响较小，但对于热防护结构重点关注且精度要求较高的前缘驻点附近区域计算结果变化明显。

由此，也说明了考虑弹性变形对结构温度场预测的重要性。

该研究工作为进一步提高飞行器结构温度场预测精度和结构热安全性能评估能力奠定了基础。

%Thermal destruction of aircraft structure caused by aerodynamic heating is one of the hidden troubles to the vehicle safety.To predict the structure temperature field of hypersonic vehicle accurately is very important for the thermal protection systemdesign.Coupling methods of aerodynamic heating and heat transfer,and corresponding engineering applications have been carried out in a lot of works worldwide up to date.However,the influence of structural deforma-tion on aerodynamic heating and structural temperature field was generally ignored in many of these studies.In an actual flight,especiallyafter a long-time flight,the structural deformation caused by the coactions of aerodynamic and temperature rise has some direct impact on the aero-dynamic heating and structural temperature field,and needed to be taken into account.In this paper,coupling effects of aerodynamic heating and heat transfer on a hypersonic aircraft wing model were investigated considering the influence of aerothermoelasticity deformation based on static aerothermoelasticity analysis method.The results show that,for the great mass of region, deformation of thermal structure has inconspicuous effect on temperature field,structural stress and strain.Nevertheless,for the region near to the stagnation point and leading edge,where the key regions of thermal protection system design,the calculation results change obviously.Therefore,during the solution process concerning aerodynamic and structural thermal coupling effect,the decoupling method can be considered to reduce the calculation cost when aeroelastic deformation is small.The present work lays the foundation for improving the prediction accuracy of the tem-perature field of aircraft structures and structural performance evaluation capacity.【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P31-35,47)【关键词】热气动弹性;弹性变形;结构温度场;多场耦合【作者】刘磊;桂业伟;耿湘人;唐伟;王安龄【作者单位】中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】V211.3高超声速飞行器在大气层中飞行时所经历的气动环境十分复杂，且会产生强烈的气动加热现象。

飞行器气动弹性力学研究随着人类科技的不断发展，飞行器在我们日常生活中扮演着越来越重要的角色。

然而，飞行器运行过程中所受到的气动弹性力学效应却给工程师们带来了极大的挑战。

针对这个问题，工程师们通过气动弹性力学研究，不断优化设计，实现了飞行器的日益完善。

气动弹性力学是研究飞行器表面受到气流冲击时发生变形或振动的现象和规律，包括弦向弯曲和扭转，梁向弯曲和扭曲，以及壳体的撑振和板壳弯曲等方面。

它是飞行器结构强度及振动问题的基础，对飞行器的安全性和自动控制性能有重要影响。

飞行器在飞行过程中，常常会面临复杂多变的气流环境，如高速气流、气流湍流、横向风等，这些气流将对飞行器的表面形成复杂的气动力分布，而这些气动力分布又将对飞行器的结构产生复杂的应力。

若飞行器的强度设计不足或结构刚度不足，以上的气动弹性效应将会引起飞行器的不稳定、飞行方向偏移、结构破坏等严重后果，这对于飞行器的生存和工作都是不可承受的。

气动弹性力学研究是对飞行器进行优化设计的关键。

飞行器的设计从初期的气动计算到最后的翻滚试验，都需要气动弹性力学的支持。

设计师们提出的各种模型在计算过程中需要不断优化，调整和创新。

计算机模拟气动弹性力学的方法为飞行器结构气动力学的计算、仿真和优化提供了方便。

基于气动弹性力学的正向反向传递方法、流固耦合方法和计算流体动力学等，为飞行器的设计带来了更多的选择和挑战。

对于大型飞行器，气动弹性力学分析的难点主要体现在飞行器在低速情况下所受到的气动弹性影响。

例如，大型客机从状态“悬停摆荡”，过渡到正常飞行，存在极大的困难。

因此，设计师们大部分时间都是花费在了优化低速情况下的气动弹性力学问题上。

除此之外，由于发动机的存在，飞机表面还要承受一定的热效应，而这些热效应也会影响气动力的分布，进一步影响飞行器的气动弹性力学效应。

由于发动机喷气口的高温喷气对飞行器表面有着极大的热效应，工程师们则会通过热膨胀和材料蠕变等热气动力学效应来分析和优化飞行器表面的设计。

机翼弹性变形对气动特性的影响
贺济洲;叶正寅
【期刊名称】《航空计算技术》
【年(卷),期】2010(040)004
【摘要】在非结构混合网格框架下,采用有限体积法求解了Euler方程和N-S方程.使用结构影响系数法计算机翼结构的弹性变形,通过动态网格技术实现了气动力与结构变形之间的耦合运算,计算和分析了在气动载荷作用下的机翼变形和此时的气动特性,算例分析表明:典型后掠机翼的弹性变形会使机翼产生了正的挠度和负的剖面扭转角,在弯曲和扭转的相互作用下,机翼的有效迎角减小,从而导致机翼的升力系数减小.在Euler方程和N-S方程算例中,考虑弹性变形条件下的机翼升力系数比刚性机翼的升力系数分别减小了25.3%和24.1%.
【总页数】4页(P7-10)
【作者】贺济洲;叶正寅
【作者单位】西北工业大学,翼型、叶栅空气动力学国防重点实验室,陕西,西
安,710072;西北工业大学,翼型、叶栅空气动力学国防重点实验室,陕西,西
安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】V211.3
【相关文献】
1.一种计及静气动弹性变形影响的跨声速机翼气动优化设计方法研究 [J], 熊俊涛;乔志德;杨旭东;朱标
2.机翼弹性变形对气动特性影响的实验研究 [J], 王晋军;伍康
3.考虑气动弹性变形影响的跨声速机翼设计方法研究 [J], 詹浩;华俊;张仲寅
4.弹性变形对柔性机翼气动特性影响分析 [J], 张华;马东立;马铁林
5.地面效应对机翼气动特性及近地爆炸对机翼气动性能影响的研究 [J], 桑树浩;桑晓鹏;冯宇;杨杨
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