变体平尾翼型气动外形设计方法

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1、第44卷第6期2012年12月南京航空航JournalofNanjingUniversity天大学ofAeronautics学报＆AstronauticsV01．44No．6Dec．2012变体平尾翼型气动外形设计方法杜厦昂海松(南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)摘要：为了使飞机在控审J飞行姿态时仍然能保持最优升阻比，提出了一种通过改变翼型形状皋代替传统控常j舵面采控制飞机俯仰的方法。采用伯恩斯坦多项式对机翼的翼型进行数学建模，并采用遗传算法通过空气动力学仿真对翼型进行优化得到一组在一定飞行环境下、产生附加阻力最小且随升力系数变化的翼型形状。通过对比证明在提供相同升

2、力的情况下，变体翼比传统的控制舵面产生更小的附加阻力。根据翼型形状和升力系数的变化采用数裾拟舍的方法得到翼型形状控稍参数随开力变化的规律。通过算倒对变化规律的验证表明其可以用来作为飞行姿态控制的翼型形状变化依据。关键词：变体机翼；变形机构；传统控制面；气动特性；优化设计中图分类号：V221文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)06-0780—06AirfoilAerodynamicOptimizationMethodofMorphingHorizontalStabilizerDuSha，AngHaisong(Co[IegeofAerospaceEngineering

3、，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Amorphingairfoilinsteadoftraditionalhorizontalstabilizerandcontrolelementsisproposedinordertomaketheaircraftkeeptheoptimallift／dragratioduringflightattitudecontrolling．Bornsteinpolynomialwithorder’0isusedtodescribetheai

4、rfoilconfiguration．Asetofairfoilthatcanprovideaminimumdragcoefficientatdifferentliftcoefficientinaconfirmedflightenvironmentisobtainedbyaerodynamicoptimizationsimulationusingthegeneticalgorithm．Itisprovedthatthemorphingairfoilcanprovideasmallerdragcoefficientthanthetraditionalcontrolelementdow

5、henthesameliftcoeffi—cientisprovided．Therelationshipbetweenshapecontrolparametersandliftisfittedaccordingtotheoptimizedairfoil．AsetofexampleisusedtOverifythemorphingregularity．Keywords：morphingwing；deformationstructure；traditionalcontrolsurface；aerodynamiccharacter；optimizationdesign随着飞机设计技术的进

6、步，飞机在飞行中的效率越来越引起飞机设计人员的重视，特别是航空公司为了降低运营成本更是想尽各种办法降低飞机的阻力。例如：采用翼梢小翼减小翼尖涡来提高飞行效率，采用变体机翼技术使飞机在不同的飞行速度下保持最优升阻比[1’7】，采用鼓包技术减小飞机的波阻等。以上这些方法都是在特定的飞行环境下不考虑飞行控制姿态的前提下提出的。按改变的几何外形的不同，变体翼技术主要分为两类：(1)通过改变翼的平面形状(如变后掠、伸缩机翼、变弦长等)来改变飞机的气动特性凹1；(2)通过改变翼的截面形状(如变弯度、变前缘、变后缘形状等)来改变飞机的升阻特性[9d03。传统飞机在飞行过程中，采用偏转飞机的副基金

7、项目：国家自然科学基金(50905085，91116020，11002072)资助项目。收藕日期：2011—12—14；修订日期：2012—02—17通讯作者：昂海松，男，教授，博士生导师，1947年出生，E—mail：ahs@nuaa．edu．cn。第6期杜厦，等：变体平尾翼型气动外形设计方法781翼、升降舵和方向舵的舵面分别控制飞机的滚转、俯仰和偏航。飞机通过左右副翼的舵面差动，改变左右翼面的升力从而产生滚转力矩来调整飞机的滚转角；通过偏转方向舵的舵面角度产生偏航