[发明专利]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

一种机翼结构刚心线位置的设计方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一，确定机翼飞行载荷；确定与载荷匹配的刚心线位置需要对飞行载荷进行分析；飞机在不同飞行状态下受到的载荷不同，需要对飞机的飞行状态进行分析，筛选出飞机常见的几种飞行状态；然后计算出在这几种飞行状态下机翼受到的载荷的合力以及作用点；步骤二，刚心线位置的设计；得到了结构在不同飞行状态下受到的飞行载荷，接着进行结构刚心线的设计；机翼结构的外形、翼型参数在飞机总体设计阶段已经确定，因此，根据这些已知的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，刚心线用一个直线方程表示，y＝kx+b    (1)式中，k——直线斜率b——直线截距假设飞机有n种飞行状态，飞机在第i种飞行状态中，机翼受到载荷合力为F_i，其作用位置为(x_i,y_i)，对刚心线的扭矩为T_i，则载荷对于刚心线的扭矩可用下式表示：$T_i=F_i\frac{|{\mathrm{kx}}_i+b-y_i|}{\sqrt{1+k^2}}---\left(2\right)$将刚心线的设计问题转化为单目标优化问题：$\left\{\begin{array}{c}\underset{k,b}{min}\max \left\{\right|T_1|,|T_2|,...,|T_n\left|\right\}\\ k_{low}\≤k\≤k_{up}\\ b_{low}\≤b\≤b_{up}\end{array}\right.---\left(3\right)$式中，k_low——刚心线斜率的变化下限k_up——刚心线斜率的变化上限b_low——刚心线截距的变化下限b_up——刚心线截距的变化上限对机翼沿展向分段计算，得到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。