基于气动弹性载荷的电动飞机复合材料机翼结构优化及试验验证
2020-08-06李东辉杨凤田马宏图邓立东
科学技术与工程 2020年18期
李东辉, 杨凤田*, 马宏图, 邓立东
(1. 沈阳飞机设计研究所,沈阳 100135;2. 辽宁通用航空研究院,沈阳 110136)
电动飞机是当今通用航空发展的主要方向[1]。与油动飞机相比,电动飞机最大航时不超过1.5 h,最大航程小于350 km,在续航能力方面还有很多不足。影响电动飞机航程的主要因素包括电池能量密度、飞机升阻比、电池质量及推进系统效率等[2]。由于轻型运动类飞机有飞机总重的限制[3],增加电池是提高其航程的方法之一,但这也对结构设计及质量控制提出了更高的要求。电动飞机机翼结构有两大特性:①现阶段电动飞机为提高升阻比,大多采用大展弦比机翼,因此机翼结构占全机质量比重较大;②电动飞机机翼内没有油箱,导致机翼惯性载荷相对油动机翼小[4],因此翼根气动力与惯性力的合力及力矩比同重量级油动飞机大。由于上述特性,电动飞机机翼结构设计需根据精确弹性飞行载荷,对飞机机翼铺层优化进行研究,从而减轻结构质量对提升电动飞机续航能力有一定帮助。
文献[5]对大展弦比后掠机翼的气动载荷受静气弹效应影响进行了实验与分析,研究表明机翼刚度越低,后掠翼弹性机翼的载荷越低;文献[6]对复合材料后掠机翼的气动弹性剪裁方法进行研究,并归纳出提高机翼颤振速度的蒙皮铺层角度比例规律;文献[7]对复合材料无人机机翼结构进行优化设计,并通过静力实验进行验证。
前人研究主要集中在后掠翼的静气弹实验、复合材料机翼的气动剪裁设计、复合材料结构铺层优化及飞机静力试验等方向。……
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