大展弦比复合材料机翼静气动弹性参数分析

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1、机械设计与制造第2期l86MachineryDesign&Manufacture2011年2月文童编号：1001—3997(2011)02一O186—03大展弦比复合材料机翼静气动弹性参数分析术朱江辉王富生王安强岳珠峰(西JtI业大学工程力学系，西安710129)TheparametersofaeroelasticCharaCteriStiCSanalysisofhigh—aspect—ratiocompositewingsusingnastranZHUJiang—hui，WANGFu—sheng，WANGAn-qiang，YUEZh

2、u-feng(MechanicsofEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China)十d十d十斤’’十’／十十!^e一州1、／q、／十’t／e十、t1、●1、●1、tq、§、e【摘要】计算了复合材料机翼的翼尖挠度和静气动弹性稳定性导数随海拔高度、速压及马赫数的变化。经研究发现：静稳定性导数随马赫数和速压的增大而减小，但其随马赫数的变化比较缓慢，而随速压的变化比较显著；翼尖挠度随海拔高度的升高逐渐变小，随马赫数的增加虽略有增长但比较小，随配平攻角的增加增

3、长速度变化迅速。关键词：复合材料；静气动弹性；静稳定性导数；挠度【Abstract】ThechangesofdifJbrenttrendsrespectivelyofthedeftectionsandthestaticstabilityderiva-tivesarecalculatedatthevarietyofattitude，dynamicpressureandMachnumber．Bycomparisonandanaly—sis．thefollowingresultscanbefound：staticstabilltyer(对e

4、sarereducedastheincreaseofMachn1．tm—berordynamicpressure；andreduceisrapidlywiththechangeofdynamicpressure，butslowerwiththechangeofMachnumber．Thedeflectionsatthewing￡咖arechangedwithdifferenttrendsatthesingle—ablesuchasattitude，Machnumber，andangeI．Thedecreasesofdeftection

5、sareastheincreasesofattitude；thedeftectionsarealsoincreaseastheincreasesmachnumber，butaremoreslowly；theincreaseofangelleadstotheincreaseofthedeflection．Keywords：Compositematerial；Staticaeroelastic；Staticstabilityderivatives；Deflection中图分类号：TH16文献标识码：A1引言究还十分有限，精确的参数分析是合

6、理飞机结构没计的保证。本文结合前人的研究方法与工程实践中的经验，在Patran／Nastran建立了较静气动弹l生分析可以为飞机的初步设计提供位移、扭矩、弯矩、为复杂的全复合材料柔性大展弦比无人后掠概念机翼有限元模型，配平变量、静稳定『生导数等一系列参考数据，为飞机的成功研制奠定基础。国内外许多学者在气动弹l生方面已经作了大量研究，Pat匝并对其亍了静气动弹隐定l生导数的特眭与翼尖挠度分析。过Patran／Nastran对某型整机进行了气动弹硼究，重点分析了静气2静气动弹性响应方程动弹『生中静不稳定陛问题的发散速度；谢长川嘴通过DMA

7、P变换求静气动弹性响应分析的基本方程，81可以表示为式(3)的形解器中的结构刚度矩阵与几何刚度矩阵来精确计算机翼气动弹胜下式：(QJUa+Q(1)的位移与载荷；马铁林等睬用气动虐占构一体化的分析方法，利用计式中：～刚度矩阵；g一动压；p—气动力影响系数矩阵；—位移算流体动力学软件Fluent和计算结构动力学软件Nastran联合求解向量；一质量矩阵；尸L_外加载荷向量。气动弹性问题。上述文献从整机有限元模型、内部矩阵调用、CFD／对式(1)求导并进行相关的计算，可以求出弹性稳定性和操CSD耦合等方面求解气动弹l生问题，方法都比较新颖，

8、但模型的材料纵导数及相应的配平参数值，还可以得出变形、应力和应变。均为金属材料。随着新—代飞机的发展，使得对于重量与刚度的要求对于大展弦比飞机，由于机翼的弯曲、扭转、和弦向变形引进一步苛刻性；而复合材料因其具有重量轻、比