折叠翼飞行器机翼折叠过程的颤振仿真分析

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1、第21卷第22期系统仿真学报©Vol.21No.222009年11月JournalofSystemSimulationNov.,2009折叠翼飞行器机翼折叠过程的颤振仿真分析李毅，杨智春(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：折叠翼是一种很有前景的变体飞行器设计方案。在折叠过程中，相当于飞机具有多个不同的机翼构型，所以其颤振特性将会发生剧烈的变化。为了提高求解效率，提出用准静态方法代替实时模拟方法来模拟折叠过程，并对折叠翼飞机进行了颤振特性的变参分析。得出了以下两个结论：1)当折叠角进入变体折叠的中间阶段时，机翼的颤振速压降低较大。

2、2)折叠作动器的刚度会明显影响机翼的颤振速压。关键词：折叠翼；颤振分析；作动器刚度；准静态方法中图分类号：V211.47文章标识码：A文章编号：1004-731X(2009)22-7069-04SimulationandFlutterAnalysisofWingFoldingProcessofFoldingWingAircraftLIYi,YANGZhi-chun(SchoolofAeronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072,China)Abstract:Astron

3、gcandidateformorphingwingdesignisthefoldingwingconfiguration.Intheprocessofmorphing,theflutterpropertiesoffoldingwingaircraftwillchangedramaticallyduetodifferentwingconfigurationsthroughoutthefoldingprocess.Toincreaseefficiency,thisprocesswassimulatedbyaquasi-staticmethodi

4、nsteadofreal-timesimulation.Parametricstudieswereperformedtoanalyzethefluttercharacteristicsofthefoldingwingaircraft.Theresultsshowthatifthefoldinganglefallsintothemiddlerangeofmorphing,theflutterspeedpressurewilldecreaseandstiffnessoffoldingactuatorhasanobviousimpactonflu

5、tterspeedpressureofthefoldingwingaircraft.Keywords:foldingwing;flutter;actuatorstiffness;quasi-staticmethod1对结构强度的要求，另外一个需要考虑的重要因素是在折叠引言翼变体过程中飞机的颤振特性。因为在折叠翼的变体过程随着现代战争模式的发展，对飞行器能够高效地完成多中，不仅机翼上的非定常气动载荷在发生宏观的改变，而且任务的要求越来越强烈。典型的多任务模式为：能够在目标机翼的惯性特性和刚度特性也都在随变体构型而发生宏观区域长时间地巡航侦察，

6、当发现目标后就以高速冲刺至目标的改变。这种构型改变引起的气动与结构两方面的改变，不附近并将其摧毁，然后高速脱离战场至安全区域，最后以低可避免地会使折叠翼飞机在不同构型状态下具有不同的颤速巡航返回。在飞机设计中低速飞行和高速飞行是两个相互振特性。显然，这给折叠翼飞机的结构设计带来了一个独特冲突的设计模式。历史上的飞机设计师们为了解决这个问的气动弹性设计任务。题，提出了变后掠翼设计概念并在多个机型上得以实现，但本文以一个典型的折叠翼设计方案为例，分析了在折叠由于带来的效果和付出的重量代价相比不是很高，所以变后翼从完全展开到完全收起过程中的几个不

7、同构型状态下的掠翼设计逐渐淡出了飞机设计的历史舞台。现今随着UAV颤振特性，考察了不同折叠角对颤振特性的影响规律，以期(无人机)的高速发展，飞机设计师的思路又一次回到了这个对折叠翼飞机的结构设计提供参考。低速/高速飞机这个带有冲突性质的设计理念上。为了能兼1机翼折叠过程和颤振分析模型的建立顾低速飞行和高速飞行这个设计上的矛盾，美国LockheedMartin公司在DARPA(DefenseAdvancedResearchProjects典型的折叠翼方案如图1所示，折叠翼由外翼和内翼组Agency)的变体飞机结构项目(MAS)的指导下，提出了

8、折叠成，在从机翼完全展开到完全收起的折叠过程中，内翼绕内[1]翼飞机方案，该方案可以较好地解决飞机在不同任务阶段铰链向上转动收起，而外翼在折叠过程中始终保持水平姿对飞行速度需求的