Diseño y Prueba Optimizada de un Modelo de Aeroelasticidad Estática Geométricamente No Lineal para Alas de Alto Rendimiento y Alto Aspecto
Autores: Li, Xing; Qian, Wei; Xiao, Ling; Ai, Xinyu; Liu, Jun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño y Prueba Optimizada de un Modelo de Aeroelasticidad Estática Geométricamente No Lineal para Alas de Alto Rendimiento y Alto Aspecto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Avión de transporte
Disposición de alas
Alto aspecto
Material compuesto
Aeroelasticidad estática
Región transónica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Los grandes aviones de transporte tienden a adoptar un diseño de ala con una alta relación de aspecto y un ángulo de retroceso debido a la necesidad de una alta relación de sustentación a resistencia. Se emplea material compuesto para garantizar el bajo peso de la estructura, lo que causa serios problemas de aeroelasticidad estática en el avión. Cuando el avión vuela en la región transónica, su carga aerodinámica es muy compleja, y la gran carga conduce a una gran deformación del ala, desencadenando efectos no lineales geométricos, que afectan aún más las características de elasticidad aerodinámica estática del ala. En este estudio, con el fin de investigar las características aeroelásticas estáticas del flujo transónico de un perfil alar de alta relación de aspecto, se describe un nuevo método de diseño del modelo de optimización similar escalado, y se investigó el cambio en el coeficiente de sustentación del modelo debido a los efectos de aeroelasticidad estática no lineales geométricos cuando se cambia el ángulo de ataque, utilizando métodos de simulación y pruebas en túnel de viento. Para garantizar la precisión de la forma del ala cuando el modelo se deforma considerablemente, este estudio empleó el esquema de diseño estructural del ala con la piel como el principal componente de rigidez, y los grosores de diferentes regiones de la piel se utilizaron como variables de diseño para el diseño de optimización de rigidez. El algoritmo de ingeniería de elementos finitos no lineales se utilizó en este estudio para calcular la curva de sustentación con el ángulo de ataque considerando el efecto de aeroelasticidad estática no lineal geométrica. Los resultados muestran que el proceso de optimización de similitud empleado en este estudio puede utilizarse para completar el diseño del modelo de prueba de ala aerostática de alta velocidad, y los resultados de las pruebas en túnel de viento muestran que la no linealidad geométrica tiene un gran impacto en el coeficiente de sustentación del ala.
Descripción
Los grandes aviones de transporte tienden a adoptar un diseño de ala con una alta relación de aspecto y un ángulo de retroceso debido a la necesidad de una alta relación de sustentación a resistencia. Se emplea material compuesto para garantizar el bajo peso de la estructura, lo que causa serios problemas de aeroelasticidad estática en el avión. Cuando el avión vuela en la región transónica, su carga aerodinámica es muy compleja, y la gran carga conduce a una gran deformación del ala, desencadenando efectos no lineales geométricos, que afectan aún más las características de elasticidad aerodinámica estática del ala. En este estudio, con el fin de investigar las características aeroelásticas estáticas del flujo transónico de un perfil alar de alta relación de aspecto, se describe un nuevo método de diseño del modelo de optimización similar escalado, y se investigó el cambio en el coeficiente de sustentación del modelo debido a los efectos de aeroelasticidad estática no lineales geométricos cuando se cambia el ángulo de ataque, utilizando métodos de simulación y pruebas en túnel de viento. Para garantizar la precisión de la forma del ala cuando el modelo se deforma considerablemente, este estudio empleó el esquema de diseño estructural del ala con la piel como el principal componente de rigidez, y los grosores de diferentes regiones de la piel se utilizaron como variables de diseño para el diseño de optimización de rigidez. El algoritmo de ingeniería de elementos finitos no lineales se utilizó en este estudio para calcular la curva de sustentación con el ángulo de ataque considerando el efecto de aeroelasticidad estática no lineal geométrica. Los resultados muestran que el proceso de optimización de similitud empleado en este estudio puede utilizarse para completar el diseño del modelo de prueba de ala aerostática de alta velocidad, y los resultados de las pruebas en túnel de viento muestran que la no linealidad geométrica tiene un gran impacto en el coeficiente de sustentación del ala.