由于列车重量减轻、速度加快,受强风影响较大。铁路车辆在侧风作用下的稳定性已成为许多国家[1, 2, 3]讨论的严重问题。减轻车辆重量可降低导致车辆倾覆的临界风速。临界倾覆风速不仅取决于自然风向和风速,还取决于列车速度,因此运行速度越快,导致车辆倾覆的临界风速越低。临界倾覆风速取决于侧风引起的气动力、离心力以及由曲率和轨道倾斜(超高)引起的重力。其中,气动力对倾覆风险的影响最大。因此,为了准确估计临界倾覆风速,有必要研究侧风作用于车辆的气动力。
对飞机进行了研究。使用 VLAERO+ (一种涡格法商用计算机程序)计算了 Gossamer Albatross 的升力系数、阻力系数和力矩系数等气动数据,并将其与飞行试验数据进行了比较。对差异进行了分析和解释。尽管计算结果显示出与实验数据相似的趋势,但仍存在一些差异,这些差异可以用该方法的固有局限性来解释,例如线性和无粘性。不过,该程序允许通过加法和乘法因子进行某些校准。Gossamer 模型一旦校准,就可以放心地用于计算马赫数在 0.016 到 0.0248 之间、攻角在 -2 到 10 度之间的气动特性和稳定性分析。
摘要:本文全面综述了飞机静态气动弹性效应预测与修正方法的研究进展,包括气动弹性的损伤与防护等。相似条件的确定和静态气动弹性缩放建模对于获得准确的气动特性具有重要的风洞试验意义。同时,相似的刚度分布、制造材料和加工工艺与飞机结构动力学模拟密切相关。详细描述了静态气动弹性模型的结构布局,包括板式、梁式、轴承蒙皮式和全结构相似式。此外,风洞和试验技术在静态气动弹性试验中也起着重要作用。值得注意的是,计算流体动力学(CFD)和计算结构动力学(CSD)在流场气动弹性分析中的应用越来越受到研究者的重视。详细介绍了飞机气动弹性数值模拟的研究现状和关键技术。另外,本文还简要介绍了静态气动弹性预测与修正方法,特别是目前应用广泛的K值法。
摘要。机身内部和外部规格是每个飞机制造商密集的智力努力和技术突破的产物。因此,表征飞机主要气动表面的几何信息仍处于保密状态。在尝试对真实飞机进行建模时,航空界的许多成员依靠他们的个人专业知识和通用设计原则来绕过保密障碍并绘制真实飞机翼型,因此由于不同设计师的初始假设,同一架飞机的翼型会有所不同。本文提出了一种摄影测量形状预测方法,用于利用真实飞机机身的可公开访问的静态和动态视觉内容来推导其几何特性。该方法基于提取气动表面和机身之间的整流罩区域的视觉上可区分的曲线。介绍了 B-29 和 B-737 的两个案例研究,展示了如何近似机翼内侧翼型的截面坐标,并证明了复制翼型的几何和气动特性与原始版本之间的良好一致性。因此,本文提供了一种系统的逆向工程方法,将增强飞机概念设计和飞行性能优化研究。
摘要:跨介质飞行器是一种既能在水中潜航,又能在空中飞行的新型概念飞行器。本文基于多旋翼无人机入出水结构模型,设计了一种新型水空多介质跨介质飞行器。基于设计的跨介质飞行器结构模型,利用OpenFOAM开源数值平台进行单介质气动特性分析和多介质跨介质流动分析。采用滑移网格计算单介质空气旋翼和水下螺旋桨的旋转流动特性。为防止网格运动变形引起的数值发散,采用重叠网格法和多相流技术对跨介质飞行器入出水进行数值模拟。通过以上分析,验证了跨介质车辆在不同介质中的流场特性,并得到了跨介质过程中不同入水角度下车体载荷及姿态的变化情况。
摘要。机身内部和外部规格是每个飞机制造商密集的智力努力和技术突破的产物。因此,表征飞机主要气动表面的几何信息仍处于保密状态。在尝试对真实飞机进行建模时,航空界的许多成员依靠他们的个人专业知识和通用设计原则来绕过保密障碍并绘制真实飞机翼型,因此由于不同的设计师的初始假设,同一架飞机的翼型会有所不同。本文提出了一种摄影测量形状预测方法,用于利用真实飞机机身的可公开访问的静态和动态视觉内容来推导其几何特性。该方法基于提取气动表面和机身之间整流罩区域的视觉上可区分的曲线。介绍了两个关于 B-29 和 B-737 的案例研究,展示了如何近似其机翼内侧翼型的截面坐标,并证明了复制翼型的几何和气动特性与其原始版本之间的良好一致性。因此,本文提供了一种系统的逆向工程方法,以增强飞机概念设计和飞行性能优化研究。
摘要 —非线性控制分配是基于现代非线性动态逆的飞行控制系统的重要组成部分,该系统需要高精度的飞机气动模型。通常,精确实施的机载模型决定了系统非线性的消除效果。因此,更精确的模型可以更好地消除非线性,从而提高控制器的性能。本文提出了一种新的控制系统,该系统将非线性动态逆与基于分段多线性表示的控制分配相结合。分段多线性表示是通过对块矩阵的克罗内克积的新泛化,结合非线性函数的规范分段线性表示而开发的。还给出了分段多线性模型的雅可比矩阵的解析表达式。所提出的公式给出了分段多线性气动数据的精确表示,因此能够精确地模拟飞机整个飞行包线内的非线性气动特性。所得到的非线性控制器用于控制具有十个独立操作控制面的无尾飞翼飞机。两种创新控制面配置的仿真结果表明,可以实现完美的控制分配性能,与普通的基于多项式的控制分配相比,具有更好的跟踪性能。
摘要:通过螺旋桨设计方法与粒子群优化 (PSO) 相结合,开发了一种降低螺旋桨驱动飞机能耗的航空结构算法。优化过程中考虑了多种螺旋桨参数,包括每个螺旋桨截面的翼型几何形状。螺旋桨性能预测工具采用收敛改进的叶片元素动量理论,该理论由从 XFOIL 和经过验证的 OpenFOAM 获得的翼型气动特性提供。根据实验 NACA 4 位数据估计失速角校正,并在出现收敛问题时使用。对气动数据进行校正以考虑压缩性、三维、粘性和雷诺数效应。根据实验数据拟合提出了旋转校正系数。采用基于欧拉-伯努利梁理论的结构模型,并根据有限元分析对其进行验证,同时讨论了离心力的影响。进行了一个案例研究,将弦长和螺距分布与涡流理论的最小损失分布进行了比较。使用印刷螺旋桨进行风洞试验,以得出整个程序的可行性以及 XFOIL 和 CFD 最佳螺旋桨之间的差异。最后,将最佳 CFD 螺旋桨与具有相同直径、螺距和运行条件的商用螺旋桨进行比较,显示出更高的推力和效率。
Daeil Jo 和 Yongjin (James) Kwon 工业工程,亚洲大学,韩国水原 电子邮件:j11129@naver.com,yk73@ajou.ac.kr 摘要 —随着公众对无人机兴趣的增加,无人机正在成为第四次工业革命时代的重要技术领域之一。对于无人机来说,固定翼类型是有利的,因为它比多旋翼类型具有更长的飞行时间,并且速度更快。然而,它需要一个单独的、漫长的、无障碍物的着陆区,这在城市地区很难找到。此外,固定翼型无人机不容易安全着陆。正因为如此,对垂直起降型无人机的需求正在上升。本研究的目的是设计和开发一种能够垂直着陆和起飞的垂直起降飞机,并在垂直、水平和过渡飞行过程中具有适当的推力和升力。我们制定了规范化的无人机开发流程,为开发过程提供理论指导。为了确定垂直起降飞机的气动特性,我们采用了 3D CAD 和 CAE 方法,可以模拟风洞试验以获得最佳气动效率。使用开发的流程,我们确定了构成无人机的内部模块的标准,并且可以考虑适当的重心来组装机身。我们进行了 SW 设置以进行飞行调整,并能够相应地进行飞行测试。在飞行体验中
扑翼飞行器(flapping Wing Aircraft,简称FWA)是一种折叠机翼的飞行器,通过模仿昆虫、鸟类或蝙蝠等折叠机翼上下扇动来产生升力和推力的飞行器。近年来,仿生扑翼飞行器的研究日益增多,提出了多种结构形式的扑翼飞行器。扑翼飞行器飞行环境与鸟类或大型昆虫相似,如低雷诺数的类流体动力学和非定常气动动力学[1,2]。飞行过程中,扑翼生物的运动学模型通常具有颤振、摆动、扭转和伸展4个自由度[3]。Thielicke[4]研究了不同弯度和厚度的鸟类臂翼和手翼在慢速飞行过程中的气动特性。传统的仿生扑翼飞行器运动学模型只考虑颤振和扭转2个自由度。本文在传统四自由度折叠机翼运动学模型基础上,增加了平面内折叠和非平面折叠两个自由度,采用拟常数模型与考虑洗边效应的初始理论相结合的四自由度运动学模型气动建模方法,通过多刚体有限元法建立纵向动力学模型,采用Floquet-Lyapunov方法分析开环纵向稳定性,采用鲁棒变增益控制方法分析闭环纵向稳定性。