免费论文：飞机气动弹性主动优化设计方法

现代飞机设计是一个复杂的集成设计过程，多个系统耦合在一起，以追求更高的飞行性能和更低的结构重量。这使得结构、空气动力学、控制等诸多学科之间的耦合越来越复杂，学科之间的矛盾也越来越明显。人机。由于该型飞机普遍采用大展弦比机翼、细长机身、多控制面的布局，再加上复杂的控制系统和新型复合材料的应用，由此产生的气动弹性问题使传统飞机的设计理念和方法面临巨大挑战.气动弹性作为一门设计学科应该在设计过程中发挥关键作用。有鉴于此，本文旨在突出气动弹性在飞机设计过程中的重要地位，以大型飞机和其他大展弦比机翼的常规飞机（包括民用飞机、运输机和无人机）为研究对象。 .通过分析设计阶段的气动弹性任务，提出了飞行器主动气动弹性优化设计的概念，建立了适用于飞行器不同设计阶段的气动弹性主动优化设计方法，用于实际设计应用。本文主要包括以下内容：一是针对大型飞机设计中的一系列气动弹性问题和设计难点，提出气动弹性主动优化设计的概念，建立适用于不同阶段的气动弹性主动优化设计方法。飞机设计。 .通过对气动弹性在飞机设计过程中的位置和作用的详细阐述，分析不同阶段气动弹性设计的特点，应用多学科优化设计技术建立：1）适用于飞机设计的气动弹性参数优化设计。概念设计阶段法，可通过参数设计获得最优飞机气动布局和结构刚度初始分布； 2）适用于初步阶段的气动弹性综合优化设计方法该方法可以考虑翼型和结构参数的综合优化，合理分配结构刚度，提高气动效率； 3）适用于细化阶段的气动弹性鲁棒优化设计方法，该方法可以考虑不同的不确定因素。和要求，优化设计性能，满足鲁棒性要求。本文将这三种具有各自特点的气动弹性主动优化设计方法应用于飞机实例设计，验证了方法的适用性和先进性。其次，根据大飞机发展的需要，建立了考虑附加非定常气动力的T型尾翼颤振工程分析方法，包括其特有的非定常气动分析方法和颤振求解方法。通过将颤振模型的低速风洞试验结果与分析结果进行对比，验证了该分析方法。研究了恒定气动平尾二面角对T形尾翼颤振特性的影响，得出T形尾翼垂向弯曲和扭转耦合形式的颤振速度随着T形尾翼的增大而减小。攻击角度，利用平尾向下反应可以有效提高其扑速。在分析的基础上，应用气动弹性优化设计方法对颤振特性进行设计，取得了良好的效果。本文还研究了不确定性因素对气动弹性性能的影响，建立了复合材料气动弹性的稳健优化设计方法，以满足不确定性变化和稳健设计的要求。以复合材料气动弹性剪裁为研究对象，考虑到优化设计中目标函数和约束函数由于工艺误差和环境影响的不确定性，通过合理设计层厚和层角可以提高气动弹性。性能，以确保稳健性要求。通过大展弦比复合材料机翼的实际应用，降低了结构质量，保证了性能指标，检验了该方法的有效性。根据不确定参数的变化和不同的鲁棒设计要求，该方法可以找到满足设计要求的最优方法。该案例显示了该方法的先进性。此外，根据遗传算法和灵敏度优化算法的特点，将这两种方法单独或组合应用于飞机设计的不同阶段，有效提高了设计效率，找到了性能最佳的设计结果。

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