前加载翼型多点综合优化设计

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1、第6卷第1期2015年2月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTlCALSCIENCEANDENGINEERINGV01．6No．1Feb．2015文章编号：1674—8190(2015)01—032—06前加载翼型多点综合优化设计张德虎，李军府，李士途(中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院，西安710089)摘要：前加载翼型具有低头力矩小、隐身性能好的特点，能够对气动和隐身特性进行合理折中，是理想的飞翼布局飞机截面翼型。首先介绍典型翼型参数化方法和评估方法，并对前加载翼型外形的控制能力进行评估，结果表明Hi

2、cks—Henne方法和CST方法对前加载翼型外形的控制能力较强，并且CST方法参数个数较少。然后依据飞翼布局飞机设计需求，在确定翼型设计状态和优化设计模型的条件下，将CST翼型参数化方法、N—S方程数值求解方法和遗传算法相结合进行前加载翼型多点综合优化设计，得到比参考翼型具有更大相对厚度和更优气动特性的设计结果。关键词：前加载翼型；优化设计；参数化方法；遗传算法中图分类号：V219文献标识码：AMulti—pointsIntegratedOptimizationDesignofFore-loadedAirfoilZha

3、ngDehu，LiJunfu，LiShitu(TheFirstAircraftInstitute，AviationIndustryCorporationofChina，Xi’an710089，China)Abstract：Asfore-loadedairfoilisoflesspitchingmomentandbetterstealthability，itcanreasonablyblendbothgoodaerodynamicandstealthperformancesatthesametime．Itisanideal

4、airfoilforflyingwingaircraft．First—ly，typicalparametricmethodsandevaluationmethodsareintroduced，geometrycontrolabilitiesofclassicalair—foilparametricmethodsareevaluated，andtheevaluationresultsshowsthatHicks-Henneandclassfunction／shapefunctiontransformation(CST)me

5、thodareofmorepowerfulcontrolabilities，andtheparameternumberislessinCSTmethod．Then，thedesignstatesandoptimizationmodelareestablishedaccordingtOtheflyingwingaircraftdesignrequirements．Theintegratedoptimizationdesignoffore-loadedairfoilisimplementedafterwardswithCST

6、parametricmethod，N—Sequationnumericalsolutionmethodandgeneticalgorithm，andsatisfyingde—signresultisobtained．Comparedwiththereferenceairfoil，theoptimizedairfoilhaslargerrelativethicknessandbetteraerodynamicperformance．Keywords：fore—loadedairfoil}optimizationdesign

7、；parametricmethod；geneticalgorithm0引言前加载翼型Ⅲ能够对气动特性和隐身特性进行合理折中，是一种理想的飞翼布局飞机截面翼型。美国研制的B-2“幽灵”飞翼布局轰炸机(如图1所示)采用了前加载翼型。与传统翼型相比，在几何外形方面，前加载翼型的下翼面前缘附近几何收稿日期：2014-09—28；修回日期：2014-11—23通信作者：张德虎，zhangdehumail@163．com外形内凹，整个翼型前缘几何外形较尖，呈“鹰嘴”状，前缘半径较小。．勰＼添r_i，'厂№图1B-2“幽灵”轰炸机Fi

8、g．1B-2“Spirit’’bomber第1期张德虎等：前加载翼型多点综合优化设计在气动特性方面，前加载翼型能够获得与传统翼型相近的巡航状态升阻比，但存在前加载，因此其低头力矩相对较小；前加载翼型较小的前缘半径导致其最大升力系数小于传统翼型。在隐身特性方面，前加载翼型较尖的前缘外形使其前向电磁散射较弱，具有比传统翼