一种机翼结构刚心线位置的设计方法

摘要

本发明公开了一种机翼结构刚心线位置设计的方法，包括以下几个步骤：第一步，机翼飞行载荷的分析及计算；第二步，刚心线位置的设计。本发明的方法在设计的初期就将刚心线位置考虑到结构设计中，可以避免以往结构设计的盲目性，使设计更加科学；本发明创新性地提出将刚心线位置与载荷匹配的思想，在设计初期根据机翼受到载荷的特点快速完成刚心线位置的确定，达到机翼的刚心线位置与载荷相匹配的目的；本发明为后续的机翼结构设计提供了有力的科学依据；刚心线位置设计方法新颖，思路明确，操作可行，具有较强的普适性，可以在大展弦比机翼的结构设计中推广应用。

主权项

1.一种机翼结构刚心线位置的设计方法，其特征在于，包括：对飞机的飞行状态进行分析，筛选出多于一种常见的飞行状态；计算在所述多于一种常见的飞行状态下机翼受到的气动载荷的合力及作用点；根据机翼结构的外形参数和翼型参数建立机翼的平面模型；根据刚心线与载荷的关系建立数学优化模型，用一个直线方程来表示刚心线，y＝kx+b其中，k表示直线斜率，b表示直线截距；按照以下公式确定载荷对于刚心线的扭矩：$T_i=F_i\frac{|{\mathrm{kx}}_i+b-y_i|}{\sqrt{1+k^2}}$其中，i表示飞机在第i种飞行状态中，F_i表示机翼受到气动载荷的合力，(x_i,y_i)表示所述合力的作用点的位置，T_i表示载荷对于刚心线的扭矩；将刚心线的设计问题转化为以下的单目标优化问题：$\left\{\begin{array}{c}\underset{k,b}{\min }\max \left\{\right|T_1|,|T_2|,...|T_n\left|\right\}\\ k_{\mathrm{low}}\le k\le k_{\mathrm{up}}\\ b_{\mathrm{low}}\le b\le b_{\mathrm{up}}\end{array}\right.$其中，k_low表示刚心线斜率的变化下限，k_up表示刚心线斜率的变化上限，b_low表示刚心线截距的变化下限，b_up表示刚心线截距的变化上限；沿展向对机翼进行分段得到多个截面，利用上面的优化模型计算出每个截面的最佳刚心位置，对这若干个刚心位置进行线性拟合，从而获得机翼的最佳刚心线位置。