某支线飞机概念设计阶段机翼气动弹性设计

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1、第7卷第3期2016年8月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．7No．3Aug．2016文章编号：1674—8190(2016)03—349—06某支线飞机概念设计阶段机翼气动弹性设计张旭，岳良明，王斌(中国航天空气动力技术研究院第二研究所，北京100074)摘要：在飞机的总体方案概念设计阶段，需要对飞机机翼进行气动弹性设计，以避免在后期设计中，因气动弹性问题而对设计方案进行较大更改。以某支线飞机的总体方案论证为背景，研究并归纳该飞机概念设计阶段气动弹性设计与分析的理论基础和

2、计算方法，建立机翼的梁架式模型，初步设计模型刚度与质量分布，并进行机翼的静气动弹性响应与载荷分析、振动特性及颤振特性分析。结果表明：该支线飞机机翼的气动弹性特性合理，符合设计要求。关键词：支线飞机；总体方案设计；气动弹性；静气动弹性；飞行载荷；固有振动特性；颤振中图分类号：V215．3文献标识码：ADOI：10．16615／j．cnki．1674—8190．2016．03．013AeroelasticDesignforWingofaRegionalJetinConceptualDesignPhaseZhangXu，YueLiangming，Wa

3、ngBin(TheSecondResearchInstitute，ChinaAcademyofAerospaceAerodynamics，Beijing100074，China)Abstract：Preventingfromconsiderablemodificationsfordesignafterwards，aeroelasticdesignofwingshouldbeconsideredinconceptualdesignofairplanes．Withthebackgroundofconceptualdesignforaregional

4、jet，theo—reticalbasesandcalculationmethodsofaeroelasticdesigninaircraftconceptualdesignaresummarized，andabeam—framemodelofwingisdeveloped．Basedonthemodel，thestiffnessandmassdistributionisdesigned．Thenananalysisofstaticaeroelasticresponses，flightloads，vibrationcharacteristics

5、，andfluttercharacteristicsiscarriedout．Theresultsindicatethattheaeroelasticdesignoftheregionaljetiswellsatisfiedwiththerequire—mentS．Keywords：regionaljet；conceptualdesign；aeroelasticity；staticaeroelasticity；flightloads；naturalvibrationcharacteristics：flutter0引言在飞机的大部分设计和研发阶段

6、，都需要考虑气动弹性和载荷的影响。为了避免在设计时因气动弹性问题而作出较大更改，通常在一些总体参数确定之初，即飞机总体方案概念设计阶段，对飞机尤其是机翼进行气动弹性初步设计，防止飞机气动弹性失稳现象的发生[1]。国内外对机翼的气动弹性设计进行了大量研究，例如，GarethA．Vio等口1以气动弹性响应为优收稿日期：2016—03—03；修回日期：2016—03—28通信作者：岳良明，250819185@qq．corn化目标，采用进化算法对某典型复合材料机翼进行了优化设计；EdwardJ．Alyanak[33将多学科工具引入概念设计流程，在很大程

7、度上提高了设计效率；霍应元等[43联系工程实际对翼面刚度特性、机翼一发动机短舱颤振特性等进行了讨论；蔡天星等[53采用基于Euler方程和有限元的CFD／CSD耦合方法分析了大展弦比机翼的气动弹性时域响应，实现了静、动气动弹性一体化计算。目前，大部分设计手段均适用于初步设计及详细设计阶段，但针对概念设计阶段的气动弹性设计并不多见。本文以某支线飞机的总体方案论证为背景，研究并归纳飞机概念设计阶段气动弹性设计与分析的理论基础和计算方法，初步设计机翼的刚度模型350航空工程进展第7卷与质量模型，分析并检验其气动弹性特性。1气动弹性模型1．1结构模型飞

8、机的基本数学模型必须能够在整个关注的频率范围内正确模拟其振动特性。大型商用飞机的频率范围典型值为O～40Hz，小型商用飞机则为0～60Hz。因此，模型