變高度、變傾角的翼梢小翼驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究.pdf

1、減阻是飛機(jī)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一，翼梢小翼能有效降低飛機(jī)的誘導(dǎo)阻力。傳統(tǒng)翼梢小翼僅面向巡航狀態(tài)優(yōu)化，而在起飛、爬升等非設(shè)計(jì)狀態(tài)的減阻效率較低。針對(duì)該問題，本文研究了一種可變高度和傾斜角的變體翼梢小翼，能根據(jù)飛機(jī)的飛行狀態(tài)主動(dòng)改變自身的高度和傾斜角，實(shí)現(xiàn)整個(gè)飛行包線內(nèi)實(shí)時(shí)優(yōu)化飛機(jī)阻力特性的目的。
　　本文的研究工作重點(diǎn)圍繞以下三方面進(jìn)行:
　　首先，研究了變體翼梢小翼的變形方式和變形范圍問題。翼梢小翼的參數(shù)類型較多，各參數(shù)對(duì)小翼減

2、阻效率的影響程度也不同，變體翼梢小翼應(yīng)改變哪些參數(shù)、以及這些參數(shù)在什么范圍內(nèi)變化，是研究變體翼梢小翼面臨的首要問題。針對(duì)變形方式問題，本文采用Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析了小翼的各類幾何參數(shù)對(duì)減阻效率的影響程度，篩選出對(duì)小翼減阻效率影響最大的關(guān)鍵參數(shù)，以此為依據(jù)指出了變體翼梢小翼的變形方式。在此基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)得到了小翼的關(guān)鍵參數(shù)在起飛、爬升和巡航階段的最佳值，確定了小翼關(guān)鍵參數(shù)的變形范圍。研究結(jié)果表明，翼梢小翼的

3、高度和傾斜角是影響其減阻效率的關(guān)鍵參數(shù)，因此變體翼梢小翼應(yīng)該通過改變高度和傾斜角的方式來提高起飛、爬升階段的減阻效率。
　　其次，研究了變體翼梢小翼的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。以變體翼梢小翼的變形方式和變形范圍為依據(jù)，本文提出了三種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)——用于變高度翼梢小翼的伸縮柵格、用于變傾角翼梢小翼的主動(dòng)彎曲梁、以及用于高度和傾斜角復(fù)合式變形的差動(dòng)式伸縮柵格。通過數(shù)值模擬和模型實(shí)驗(yàn)研究了三種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，推導(dǎo)了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程，并研究了相應(yīng)的控制方法

4、。研究結(jié)果顯示，三種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)變體翼梢小翼所需的變形動(dòng)作。
　　第三，研究了變體翼梢小翼的氣動(dòng)收益問題。本文采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析了變體翼梢小翼變形前與變形后對(duì)機(jī)翼展向載荷分布、翼梢尾渦流場(chǎng)控制、機(jī)翼的升阻力和翼根彎矩的影響。研究結(jié)果表明，變體翼梢小翼不僅能顯著改善飛機(jī)起飛階段的氣動(dòng)效率，還能進(jìn)一步削弱翼尖尾渦強(qiáng)度。其中，變高度的變形方式獲得的氣動(dòng)收益最大，高度和傾斜角復(fù)合式變形獲得的氣動(dòng)收益