傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)流場(chǎng)仿真的案例
傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)流場(chǎng)仿真，基于fluent重疊網(wǎng)格制作（含全部幾何模型、網(wǎng)格及計(jì)算文件和全程錄屏教程） ￥200
珠海航展上，國(guó)內(nèi)展示了一種傾轉(zhuǎn)旋翼設(shè)計(jì)的無(wú)人攻擊機(jī)。傾轉(zhuǎn)旋翼的最大優(yōu)勢(shì)，就是既具備直升機(jī)的垂直起降能力，又在航程和速度特性上，高度接近螺旋槳固定翼飛機(jī)。
傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的缺陷也很明顯，結(jié)構(gòu)要更復(fù)雜都是最容易解決的問(wèn)題；其氣動(dòng)特性、特別是動(dòng)力裝置傾轉(zhuǎn)過(guò)程中的氣動(dòng)特性變化，現(xiàn)在還有大量的問(wèn)題沒(méi)有研究清楚。這使得它在設(shè)計(jì)、特別是飛控設(shè)計(jì)上存在大量的疑難空白。
本文針對(duì)這一難題提供了仿真方面的解決途徑，下面展示的是基于fluent重疊網(wǎng)格制作的傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)算例，內(nèi)容包含了幾何模型文件、網(wǎng)格文件和全部計(jì)算所需文件，還錄制了全程操作視頻可供學(xué)員跟著視頻逐步學(xué)習(xí)。
動(dòng)力裝置傾轉(zhuǎn)過(guò)程中的網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)展示
動(dòng)力裝置傾轉(zhuǎn)過(guò)程中的網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)展示
縱截面上的流線圖
縱截面速度矢量圖
全場(chǎng)流線
整體網(wǎng)格
致密的邊界層網(wǎng)格
全程操作錄屏
展開 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)復(fù)合材料機(jī)翼動(dòng)特性仿真分析
傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)可在直升機(jī)模式、固定翼飛機(jī)模式和兩者之間過(guò)渡模式飛行，集直升機(jī)和固定翼飛機(jī)飛行特點(diǎn)與一身。相比傳統(tǒng)直升機(jī)，傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的飛行速度大幅提高，飛行包線更大，應(yīng)用范圍更加廣闊；與固定翼飛機(jī)相比，傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)大大降低了對(duì)場(chǎng)地的要求，提高了空間靈活性。然而，傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其兼具了類似于直升機(jī)“地面共振”“空中共振”以及固定翼飛機(jī)回轉(zhuǎn)顫振的動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定問(wèn)題，其中回轉(zhuǎn)顫振是傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)設(shè)計(jì)不容忽視的自激不穩(wěn)定性問(wèn)題。研究表明傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)的機(jī)翼剛度是影響回轉(zhuǎn)顫振穩(wěn)定性的重要因素之一，其中扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)回轉(zhuǎn)顫振穩(wěn)定性的影響較大，弦向及垂向彎曲剛度的影響較小，適當(dāng)提高機(jī)翼扭轉(zhuǎn)剛度能夠有效提升回轉(zhuǎn)顫振邊界速度。但是，復(fù)合材料機(jī)翼力學(xué)性能相比金屬材料更為復(fù)雜。國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者針對(duì)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)復(fù)合材料機(jī)翼開展研究探索。Rais-Rohani M.等研究了復(fù)合材料的方向剛度特性對(duì)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)機(jī)翼剛度的影響，分析了動(dòng)力等約束條件下最小重量機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。Popelka等人通過(guò)機(jī)翼氣彈剪裁設(shè)計(jì)研究了機(jī)翼厚度對(duì)對(duì)V-22傾轉(zhuǎn)旋翼回轉(zhuǎn)顫振的影響，機(jī)翼最大厚度變化對(duì)回轉(zhuǎn)顫振速度邊界提升明顯。Sprangers,C.A等進(jìn)行V-22傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)機(jī)翼仿真（如圖1）分析，并通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)研究對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，提高了全尺寸機(jī)翼研制設(shè)計(jì)把握。諸多研究證明了復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)研制中具有重要的工程意義。
基于有限元方法分析了傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)復(fù)合材料機(jī)翼動(dòng)特性，通過(guò)文獻(xiàn)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和建立的機(jī)翼模型可信度。然后進(jìn)行了復(fù)合材料機(jī)翼的構(gòu)型設(shè)計(jì)分析，研究了蒙皮厚度和復(fù)合材料蒙皮鋪層角度對(duì)機(jī)翼動(dòng)特性尤其是扭轉(zhuǎn)剛度的影響，為進(jìn)一步提高傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)回轉(zhuǎn)顫振穩(wěn)定性邊界提供方向。
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