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1、复合材料大展弦比亚声速机翼气动弹性研究2007年12月第35卷第6期现代防御技术MoDERNDEFENCETECHNoLoGYDec.2007Vo1.35No.6口导弹技术复合材料大展弦比亚声速机翼气动弹性研究张欣(中国航天科工集团公司:院二部,北京100854)摘要:新一代航空结构广泛采用复合材料,对复合材料机翼的气动弹性工程化建模和分析是飞机设计的重要任务.应用气动弹性分析理论和方法,对复合材料大展弦比机翼进行了结构有限元建模,模型修正,固有振动特性计算,部件颤振工程分析.使用MSC/NASTRAN
2、软件,在复合材料大展弦比机翼的初步静力分析模型基础上,依据结构图纸,相关试验结果反复修改得到合理的机翼结构动力学有限元模型,固有振动计算中采用动力减缩方法消除局部模态并提高计算精度,采用亚声速偶极子格网法求解非定常气动力,并对单独机翼进行了颤振计算分析,为工程设计提供了可靠的参考数据.关键词:气动弹性;复合材料;大展弦比机翼;颤振;非定常气动力中图分类号:V211.47文献标志码:A文章编号:1009-086X(2007)一06~045—06StudyofAeroelasticityforComposi
3、teWingwithHigh--aspect--ratioZHANGXin(TheSecondSystemDesignDepartmentoftheSecondResearchAcademyofCASIC,Bejing100854,China)Abstract:Withthebroadusageofcompositeinnewlyaviationstructure,theengineeringaeroelasticmodelingandanalysisofcompositewingareimportan
4、tprojecttoaircraftdesign.Bytheaeroelasticitythe—oryandmethod,structuremodelwithFEM,modelcorrection,naturalvibrationcalculation,flutteranaly—sisweremade.Basedonthestaticanalysismodel,structuredrawingandrelatingtestresults,themodelwasmodifiediterativelytog
5、etrationaldynamicmode1.UsingMSC/NASTRAN,thedynamicreductionmethodwasappliedtoavoidlocalmodesandpromotetheprices.Theflutteranalysisforthewingwasmadewiththeunsteadyaerodynamicwhichwassolvedbysubsonicdoublelatticemethod.Keywords:aeroelasticity;composite;lar
6、geaspectratiowing;flutter;unsteadyaerodynamic0引言全复合材料大展弦比飞机的气动弹性研究在我国还是一个崭新的研究课题,其中复合材料建模技术以及由此带来的特殊问题需要认真对待.为适应我国型号任务的设计需要,应在已有研究成果的基础上,逐步开展对复合材料大柔性飞机的气动弹性研究.?收稿日期:2007—06—18;修回日期:2007—08—28基金项目:有作者简介:张欣(1979-),男,陕西安康人.工程师,硕士,主要从事导弹结构强度分析研究.通信地址:100854北
7、京市142信箱30分箱电话:010—68388568?46?现代防御技术2007年第35卷第6期随着复合材料科学飞速发展,生产工艺逐渐成熟,复合材料在航空领域得到广泛应用,逐渐成为主要的结构材料.和传统金属相比较,复合材料具有比强度高等特点,用于飞机结构可以减重25%～30%,而且传统的各向同性材料被先进的各向异性材料所代替,从而具有更大的设计空间,同时复合材料的应用也使得飞机结构和性能设计的各个领域更为紧密地联系在一起,强度,刚度,气动,控制,操纵等都逐渐成为强烈耦合的学科.对大展弦比大柔性飞机,在飞
8、行载荷作用下机翼会产生很大的弯扭变形,以至于常规的对线性系统求解方法中的小变形假设不再适用,这样在分析中就必须考虑结构因大变形导致的几何关系和平衡关系的改变,从而形成所谓的非线性大位移问题….本文将不对几何非线性气动弹性问题进行讨论,有关几何非线性的气动弹性研究可以参考文献[2].本文在某复合材料大展弦比机翼的静力学分析有限元模型的基础上,依据相关试验结果进行动力学修改得到机翼的动力学有限元分析模型,并采用动力减缩方法对模型进行了固有振动分
