针对无人机族结构设计的相关问题,提出了一种机身为通用模块、不同展长的机翼为专用模块的飞翼无人机结构设计方案。采用结构有限元方法分别对飞翼布局无人机族进行结构强度和刚度分析,使用基于PCL语言的MSC.Patran二次开发技术,实现结构优化程序的自动运行。采用二级优化方法实现通用模块和专用模块的并行运算,给出一种模块化飞翼布局无人机族的结构优化设计方法。此方法很好地发挥了模块化策略的优势,并使无人机性能损失变小。

机翼锯齿状后缘的气动外形设计增大了展弦比,进而提高了空气动力学效率,但同时也导致结构质量的增加。因此,本文提出了一种针对战斗机类λ机翼的气动/结构多学科设计优化方法,关键步骤包括机翼外形和结构参数化建模、气动分析模型自动生成与外形优化、结构有限元模型自动生成与结构布局/尺寸优化。在ISIGHT软件环境下集成气动、结构优化模块,利用基于代理模型的多级优化方法求解λ机翼气动/结构多目标优化问题。算例结果表明,本文提出的优化方法能够较好地兼顾了λ机翼的气动和结构性能,进而提高初步设计阶段的效率。

变体机翼能够随着飞行状态的变化而改变气动外形,提高气动特性。柔性蒙皮技术是保证变体机翼在变形过程中保持翼面光滑、连续且无缝的关键。在对变体机翼进行气动优化时,不仅期望机翼外形在不同飞行状态下实现气动性能优异,还应考虑柔性蒙皮能否实现此变形。采用零泊松比蜂窝夹芯结构作为后缘变弯度机翼的柔性蒙皮,搭建了基于蒙皮变形能力的气动优化框架,研究结果表明,蜂窝结构参数优化后,蜂窝夹芯结构蒙皮的面内刚度减小、面外刚度得到提升。在各飞行状态下,蜂窝蒙皮均能承受机翼后缘最大程度偏转产生的应变。