对低马赫数通用飞机气动设计中可能存在的问题进行了研究和总结,讨论分析了部分相关翼型的压力分布形态的设计特点,并通过多工况层流翼型设计实例验证了部分翼型设计理念。对低马赫数通用飞机气动设计存在零升阻力较大、失速性能要求较高、雷诺数变化范围较大等问题进行了讨论分析。为了解决这些问题,对若干低马赫数通用飞机的湍流翼型和层流翼型的压力分布形态进行了研究,提取部分对翼型气动性能有利的设计特点。以GAW-1翼型为基准,提取某型单发涡桨式轻型多用途通用飞机的典型设计工况,进行了考虑巡航、爬升和失速的多工况层流翼型优化设计。设计结果巡航升阻比提升了9.6,爬升升阻比提升了16.3,但失速最大升力系数减小了0.115。研究结果表明考虑巡航、爬升和失速的多工况层流翼型设计需求较为矛盾,设计人员应基于低马赫数通用...

仿生扑翼飞行器的设计灵感来源于自然界中的鸟类、昆虫和蝙蝠的飞行模式,通过机翼的主动运动来产生飞行所需要的升力和推力.仿生扑翼飞行器具有隐蔽性好、机动性强等优点,成为近年来国内外飞行器研究的重点.但是仿生扑翼飞行器研究涉及到低雷诺数、非定常空气动力学等问题,与常规固定翼飞行器有很大的不同.仿生扑翼飞行器的研究方法一般分三种气动计算、风洞实验和外场试飞.气动计算方面,非定常气动设计优化理论与方法目前仍存在不足;外场试飞的方法无法精确测量出飞行器复杂的气动力,难以对飞行器进行定量分析研究;风洞实验由于可以模拟飞行时的真实情况,获得的数据较为真实可靠,且可以定量分析研究,成为目前研究仿生扑翼飞行器非常有效的方法.国内外研究人员利用风洞进行了大量针对仿生扑翼飞行器的实验研究.在介绍了风洞...

优良的叶片翼型结构对提高风力机的气动性能起着关键的作用.选用两种现有翼型进行组合设计出新翼型.先利用翼型解析式选取出符合要求的两个初始翼型,模拟分析提取出两个翼型的优势上、下表面,上下圆滑连接后合成新翼型.研究发现新翼型的结构参数更优.通过实验验证了模拟方法的可靠性且发现新翼型构成的风机叶片要比两个初始翼型构成的风力机做功能力强,输出功率更高.在攻角因素下新翼型的升力系数相较可提高到10%以上;阻力系数降低且波动较小;获得最大升阻比时在所分析的翼型中攻角最小,叶片旋转启动时间变快.不同来流风速下升力系数可达0.9以上;阻力系数最小可减少摩擦和沿程气流回旋;升阻比相较之下可提高到20%、30%以上.自身静平衡性也更加稳定.

传统气动优化设计需要大量CFD分析,而代理优化(SBO)方法能够有效降低CFD分析次数,但该方法并没有改变单次CFD分析时间。提出一种基于本征正交分解—反向传播神经网络(POD-BPNN)模型的热启动策略,并应用于气动代理优化。使用POD-BPNN模型对SBO中的初始样本建立从几何设计变量到流场数据的预测模型;在SBO迭代过程中,使用该模型预测新样本的流场,并将其作为CFD分析的初场,进行热启动计算,获得新样本的数据;添加新样本数据到POD-BPNN建模样本并更新模型,直到优化结束,通过案例对该策略进行对比验证。结果表明在跨声速翼型减阻优化设计中,基于POD-BPNN的热启动策略使得单次CFD计算时间降低68%,SBO的效率整体提升37%。

HRADesign系统作为通用旋翼翼型气动设计和评估系统,研制目的主要是为工业设计环境提供通用、高效、鲁棒的优化设计架构,应用于各类旋翼翼型族的设计,提高旋翼翼型设计的效率和精度,以满足先进直升机对高性能旋翼翼型的迫切需求。旋翼翼型设计技术是直升机旋翼设计的核心技术,旋翼翼型的优化设计具有多点、多目标、强约束的特点。HRADesign系统针对旋翼翼型设计的特点,发展了多目标进化算法、PCA多目标降维技术、Kriging代理模型、基于CST方法的翼型参数化技术以及高精度CFD等优化设计技术,构建了基于进化算法的多目标优化流程。通过详细介绍平台的系统架构、主要的功能模块以及多目标优化流程,展现了系统架构设计的灵活性和功能模块的完备性。通过ADODG基准测试算例、某厚度旋翼翼型常规多目标优化算例和考虑多目标降维的优化算例进行...

智能种群算法在翼型气动优化领域获得越来越多的关注。提出了一种基于改进莱维飞行的狼群算法，并对其寻优性能进行了测试和验证。为平衡算法的局部搜索和全局搜索能力，将局部搜索性能强但易早熟的狼群算法与莱维飞行相结合，在增加收敛速度的同时，保证算法的全局搜索能力。为克服原始莱维飞行效率低、精度差的缺陷，引入高斯核函数自适应调节莱维飞行的搜索步长，以增加其搜索效率;引入四元法，以增加其搜索精度;通过标准测试函数和标准翼型气动优化设计算例验证，表明改进算法在优化效率和全局寻优能力方面均优于原始算法。

多目标的粒子群算法(MOPSO)在各个领域的优化设计中得到了广泛应用及改进,但是目前仍然存在着在进化后期容易陷入局部最优导致收敛精度低、解的多样性差等问题。引入α-stable分布理论,发展建立了一种新的基于α-stable动态变异的多目标粒子群优化算法(ASMOPSO)。通过α-stable分布生成随机数对PSO算法的种群进行变异操作,增加种群的多样性,在算法中动态调整稳定性系数α实现变异范围和幅度的变化,从而使得改进的ASMOPSO算法具有兼顾计算精度和全局寻优的能力。使用ZDT系列无约束函数和带约束的Tanaka及Srinivas函数对改进前后的算法进行了测试,结果显示出了ASMOPSO算法的快速全局寻优性能。将改进后的算法应用到RAE2822跨音速翼型的减阻和力矩绝对值不增大的综合优化中,得到了较好的多目标气动优化结果。

本文基于小型固定翼飞机,探讨了太阳能电池板的设计、动力设计、气动设计、结构设计和能源管理系统设计。运用Profili气动设计,低雷诺系数下Xflr5的机翼特性分析,通过推重比与气动升阻比相结合,功率和翼面积相结合,参照CADC国赛要求,参考propCalc动力设计数据,设计载重1～1.5kg,翼载荷20～30g/dm^2,推重比0.4～0.6,基本满足滑跑起飞与续航要求。本文阐述了部分翼梁、前缘、翼肋、机身、尾组结构设计的一些参数,列出机身装配、重心调节、地面测试的一些要领,基本上体现完整的固定翼太阳能飞机设计流程。

阐述了研究发展我国自然层流超临界翼ＮＰＵ－Ｌ７２５１３的设计思想，设计要求和转捩位置的判别技术和设计方法，首次提出了利用弱激形足够压梯度的自然层流超临界翼型的设计思想，解决了维护层的所需的一定顺压梯度压力分布形态和无激励超超临界翼型的屋顶状压力分布要求的矛盾，风洞实验结果表明，所设计自然层流超临界翼型达到了设计要求。

高空、长航时无人机属飞机家族中的新成员,在近年来的世界局部战争中,它发挥了侦察、监控、通讯中继的重要作用.在广泛搜集国外风洞试验研究资料的基础上,介绍了高空、长航时无人机在翼型设计、气动力测量、边界层测量方面的风洞试验研究方法.