變高度、變傾角的翼梢小翼驅(qū)動技術(shù)研究.pdf

1、減阻是飛機設計的主要任務之一，翼梢小翼能有效降低飛機的誘導阻力。傳統(tǒng)翼梢小翼僅面向巡航狀態(tài)優(yōu)化，而在起飛、爬升等非設計狀態(tài)的減阻效率較低。針對該問題，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)飛機的飛行狀態(tài)主動改變自身的高度和傾斜角，實現(xiàn)整個飛行包線內(nèi)實時優(yōu)化飛機阻力特性的目的。
　　本文的研究工作重點圍繞以下三方面進行:
　　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)對小翼減

2、阻效率的影響程度也不同，變體翼梢小翼應改變哪些參數(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。針對變形方式問題，本文采用Plackett-Burman試驗設計分析了小翼的各類幾何參數(shù)對減阻效率的影響程度，篩選出對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。在此基礎上，采用響應曲面設計得到了小翼的關(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)動機構(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彎曲梁、以及用于高度和傾斜角復合式變形的差動式伸縮柵格。通過數(shù)值模擬和模型實驗研究了三種驅(qū)動機構(gòu)的運動特性，推導了機構(gòu)的運動方程，并研究了相應的控制方法

4、。研究結(jié)果顯示，三種驅(qū)動機構(gòu)可以實現(xiàn)變體翼梢小翼所需的變形動作。
　　第三，研究了變體翼梢小翼的氣動收益問題。本文采用計算流體力學(CFD)與風洞實驗相結(jié)合的方法，分析了變體翼梢小翼變形前與變形后對機翼展向載荷分布、翼梢尾渦流場控制、機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起飛階段的氣動效率，還能進一步削弱翼尖尾渦強度。其中，變高度的變形方式獲得的氣動收益最大，高度和傾斜角復合式變形獲得的氣動收益