复合材料机翼热气弹剪裁研究及分析系统研发

针对高超声速飞行器服役状态气动力热载荷环境复杂的问题,采用单向耦合方式对环境载荷进行解耦,对马赫数5～8的飞行工况下机翼气动力热载荷情况进行有限元分析.基于经典颤振理论得到临界颤振边界,并确定了机翼颤振失稳表现形式为一阶弯扭耦合.考虑到复材机翼结构刚度的可塑性,对典型服役工况下复材机翼进行气弹剪裁优化设计.以静强度和热颤振速度为约束,质量最小为优化目标,通过改变铺层材料层数、铺层角度及顺序的方式调整复合材料结构弯扭耦合刚度,以达到最佳的结构动力学特性和气弹效果.基于C/C++开源环境开发Aero-Opt软件,搭建自主工业化分析平台,并针对最恶劣气动加热条件下的复合材料机翼开展热气弹剪裁研究.优化后机翼的热颤振边界提高了22.4％,质量降低了15.76％.