基于响应面法的联结翼气动设计及优化.PDF

第28卷第1期 空气动力学学报 V01．28。No．1 2010年2月 ACTAAERoDYNAMICASINICA Feb．。2010 文章编号：0258-1825(2010)01-0113-06 基于响应面法的联结翼气动设计及优化 马东立，楚 亮，张 朔 (北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191) 摘要：联结翼布局与常规布局相比具有结构重量轻、诱导阻力小、升力系数大、稳定性良好的特点。本文选取5 个对联结翼布局影响明显的设计变量，利用数值模拟的方法研究不同设计变量对联结翼气动特性的影响。同时， 应用了旨在提高优化计算效率的响应面方法。在优化设计中采用模拟退火算法对目标函数进行优化求解。研究 结果表明，在机翼面积不变的情况下，增大前、后翼弦向距离以及两翼间的翼隔，采用V型翼差角布局方式，能有效 降低两翼间的相互干扰，增大升阻比。 关键词：联结翼；气动特性；h湍流模型；响应面法；优化设计 中图分类号：V211．3 文献标识码：A 翼将前、后翼连接在一起。采用N-S方程数值求解 O 引 言 联结翼布局绕流流场，同时为提高计算效率，建立了 用于提高优化计算效率的响应面方法，响应函数模型 联结翼布局可以被定义为一种前翼、后翼连接成 采用了二阶模型来进行构造。在响应面的构建中，采 在俯视图和前视图都构成菱形的串联式机翼布局[1]。 用了均匀试验设计法[6]。 根据双翼空间布置的不同可分为：平列式布局和后翼 斜置式布局两种[2]。后翼斜置式布局根据前、后翼联 1联结翼外形的几何参数 结方式的不同又可分为：翼面直连式和翼尖小翼连接 本文所选取的五个几何参数分别为：后掠角小 式。联结翼布局具有很多优势，主要表现在：较轻的 连接点卢、几何展弦比A”翼隔G、翼差角艿。模型的 结构重量、较高的强度刚度、较小的诱导阻力、较大的 俯视和侧视图见图1，各设计变量的取值范围见表1。 升力系数、具有良好的稳定性和操纵性。 以上五个几何参数中，为满足总体设计中隐身的 联结翼布局在飞机上的应用研究在国外早已开 要求，指定后掠角分别代表了前翼的后掠角以及后翼 展，针对此种布局的气动与结构设计都取得了很大进 展[1’3]。Wolkoviteh早在1986年就提出了联结翼布 局的许多新特点，在此后的研究中，多位学者对联结 翼布局在气动、结构、颤振以及相互耦合关系方面进 行了研究。国内学者针对联结翼布局的研究开展较 晚，但也取得了初步的成效r4。副，通过风洞试验与理论 计算相结合的方式，获得了许多有参考价值的数据。 但所选择的计算模型较为简单，不能完整地反映实际 联结翼布局气动力的特点。 本文研究的是一种能够将联结翼收拢折叠于机 体内的布局，前、后翼不能共面。因此选取了后翼斜 图1联结翼布局模型 置式布局的一种特殊形式，即前、后翼水平平行放置， of Themodel