摘要 本研究调查了安装在螺旋桨尾流中的基于叶片的推力矢量系统的效率,该系统在净推力损失最小的情况下支持前向力。矢量系统本身既可以放置在独立螺旋桨配置中,也可以放置在机翼内螺旋桨配置中。代顿大学低速风洞 (UD-LSWT) 使用现成的 R/C 螺旋桨进行静态和基于风力的实验。灵敏度分析确定了叶片偏转角对推力矢量的影响以及螺旋桨相对于集成机翼上表面的位置对系统性能的影响。静态测试结果表明,当矢量设计放置在机翼中时,叶片性能显着改善。实现了推力矢量控制,随后俯仰力矩发生变化,在两种螺旋桨俯仰情况下,叶片偏转角逐渐增加:75° 和 90°。标准 90° 俯仰方向的集成式机翼螺旋桨系统的风洞试验结果显示,在前进比低于 0.3 时,推力矢量控制成功,这对于大多数相关应用而言都是实用的;螺旋桨叶片系统的 75° 俯仰方向观察到推力矢量控制能力扩展到 0.7 的前进比。敏感性分析表明,暴露在流动自由流中的螺旋桨的整体效率高于完全嵌入模拟机翼的螺旋桨,尽管嵌入式情况具有更好的推力矢量控制能力。致谢 衷心感谢亨利·卢斯基金会通过克莱尔·布思·卢斯 (CBL) 研究计划提供的支持。另一位重要的捐助者蔡杰龙先生(Jacky)对本作品在整个过程中给予的持续指导深表感谢。
本研究提出了基于自抗扰控制 (ADRC) 方法的控制设计,以抑制三角翼飞机的机翼摇晃运动的影响。为了抑制机翼摇晃运动,已经研究了两种 ADRC 结构;一种基于线性 ADRC,另一种基于非线性 ADRC。设计的 ADRC 控制器的设计参数的设置是另一个问题,该问题已通过使用现代优化技术得到解决。这项工作提出了蝴蝶优化算法 (BOA) 来调整这些设计参数,以便达到控制器的最佳性能。通过数值模拟对 LADRC 和 NADRC 的性能进行了比较研究,结果表明 LADRC 在抑制能力方面优于 NADRC。此外,模拟结果表明,与试错法相比,BOA 可以成功提高所提控制器的性能。
设计只能与其数学表示一样好。在工程设计优化中,所选的参数化方法可以对结果产生重大影响。本文介绍了一种利用变异自动编码器(VAE)的翼型设计参数化的新方法,这是一类以降低维数的熟练程度而闻名的神经网络。但是,VAE的重大挑战是编码潜在空间的解释性。这项工作旨在通过创建具有可解释潜在空间的网络来解决此问题,从而产生人类可以理解的参数。使用综合的UIUC机翼数据库评估了这种方法的有效性,该数据库提供了多种式机翼形状供分析。我们表明,VAE可以成功提取翼型几何形状的关键特征,并使用六个参数对其进行参数化,这些特征以设计器可以理解的方式显示与机翼属性的明显相关性。此外,它可以平滑地插入数据点,从而产生新的机翼,从而提供实用且可解释的机翼参数化。
摘要。本文介绍了 MH114 高升力翼型的多目标优化。我们寻求一组帕累托最优解,使翼型升力最大化,阻力最小化。由于几何不确定性,升力和阻力被认为是不确定的。概率气动力值的不确定性量化需要大量样本。然而,由于 Navier-Stokes 方程的数值解,气动力的预测成本很高。因此,采用多保真替代辅助方法将昂贵的 RANS 模拟与廉价的潜在流计算相结合。基于多保真替代的方法使我们能够在不确定的情况下经济地优化翼型的气动设计。
先进的大翼展飞机具有更大的结构灵活性,但可能出现不稳定或操纵性差。这些缺点需要稳定性增强系统,该系统需要主动结构控制。因此,飞行中机翼形状的估计有利于控制非常灵活的飞机。本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波估计柔性结构状态的新方法,该方法利用了辅助惯性导航系统中采用的思想。将不同机翼位置的高带宽率陀螺仪角速度集成在一起,以提供短期独立惯性形状估计解决方案,然后使用额外的低带宽辅助传感器来限制发散估计误差。所提出的滤波器实现不需要飞机的飞行动力学模型,简化了通常繁琐的卡尔曼滤波调整过程,并允许在机翼偏转较大和非线性的情况下进行准确估计。为了说明该方法,通过使用瞄准装置作为辅助传感器的模拟来验证该技术,并进行可观测性研究。与文献中基于立体视觉的先前研究相比,我们发现了一种传感器配置,仅使用一个摄像头和多个速率陀螺仪分别用于卡尔曼滤波更新和预测阶段,即可提供完全可观察的状态估计。
摘要:拓扑优化已成为轻量化和性能设计的有效工具,尤其是在航空航天工业中。事实证明,它能够满足生产更坚固、更轻便的复杂零件的要求。该技术已证明具有成本效益、提高了有效载荷能力并提高了航空航天领域的燃油经济性,并使结构部件能够在使用更少材料的情况下提供相同或增强的性能。在飞机中,机身和机翼是重要的结构部件。机翼机身耳状连接支架是连接机翼和机身的连接元件。支架的灾难性故障有时会导致飞机结构分离。这项工作专注于飞机机翼机身耳状连接支架的建模、形状优化和分析。该方法涉及使用不同材料组对支架进行建模和形状优化。进行了有限元建模和结构分析,以研究支架上的应力和变形。进行疲劳损伤评估以研究支架在重复循环载荷下的行为。关键词:- 拓扑优化、机翼机身连接支架、疲劳损伤、静态结构、载荷系数、质量减轻。
这项工作调查了较高纵横比翼的潜力,以提高远程飞机的燃料效率。高纵横比机翼的主要特征是讨论的,并提出了航空结构机翼优化的过程。基于尾边控制表面偏转的自适应机翼技术,以实现最佳的升力分布,从而最大程度地减少巡航战斗中的阻力并最大程度地减少操纵流的负载减少,并由高级结构技术通过增加的应变易于应变和后式结构技术来补充。在优化过程中,使用高实现模拟方法来确定跨性别巡航流中的权限,机翼上的机翼上的载荷和复合机翼盒的质量。在所有流动条件下都考虑了静态气动弹性效应。最小化三个典型战斗任务的燃油消耗代表了目标函数。考虑控制表面和飞机装饰的几何整合。该过程的应用以优化机翼平面形,扭曲分布和控制表面变化构成了本出版物的主要部分。结果显示了12个顺序的最佳机翼纵横比。将纵横比的进一步增加到13。5显示空气动力学性能和由此产生的燃料消耗没有进一步改善。
翼梁,肋骨和字符串也是由支柱支撑的版本。的差异在于一个事实,即通过张力吸收一部分载荷(如果存在高翼的配置,如图2所示)或压缩(如果是低翼构造)。这意味着机翼的结构可以更轻,甚至可能在相同数量的质量方面更大[1]。这意味着在结构上更轻,更长,更薄的翅膀具有较高的细长度,从而提高了空气动力学效率或L/D比。此外,提高的效率将意味着飞机还需要减少燃料,从而减轻重量。,尽管这种配置也有一些缺点,因为支撑杆本身也增加了飞机的质量,并增加了飞机湿润的表面,从而增加了其寄生虫的阻力。也必须注意干扰和添加的结构复杂性,并且这种配置可能导致的空气弹性问题[2]。对于短途飞机来说,这种设计特别有趣,其中更具空气动力的机翼可以提供更高的攀爬速度和更滑的CD(连续下降)。
桥梁的抖振、颤振和倒塌、高层建筑和风力涡轮机叶片的流体激励振动以及飞机机翼的颤振等现象。FSI 分析对于各种飞机部件(尤其是机翼)的高效轻量化结构非常重要。在这个项目中,我们设计了一个缩小的矩形平面机翼模型,并希望对机翼进行静态分析,以确定作用于机翼的空气动力、应力和各种模式的频率。随后,我们在耦合模式下进行了分析,并将其与之前获得的结果进行了比较,以观察流动模式以及当机翼被视为柔性时结构的行为方式。关键词:流体结构相互作用、CFD、耦合、机翼、柔性。1.引言 流体结构相互作用是流体动力学和结构力学定律之间的多物理场耦合。FSI 现象的特点是可变形或移动的物体与周围流体之间的相互作用。这些相互作用可以是稳定形式,也可以是振荡形式。当结构存在于流体流动中时,流体流动会对固体施加应力和应变,这些力会导致结构变形。产生的变形可能大或小,具体取决于流动的特性,例如压力和速度。流体引起的固体结构变形反过来又会影响流体的流动和压力场,变形会导致流动特性的变化,因此流体结构相互作用是流体动力学和结构力学之间的耦合。
图 8 和图 9 分别显示了凸耳连接支架孔处的应力值和位移轮廓。在连接孔截面的中点处观察到最大应力 968N/mm 2。钢合金、热处理 AISI-4340 的极限强度为 1835 N/mm 2。此处最大应力小于结构的极限强度;因此我们可以说结构对于施加的载荷是安全的。