面向飞机气动弹性的低空大气湍流模型评估
流体动力学
2020-03-27 v1
摘要
我们研究了柔性飞机在低空大气湍流中的动态响应。为此，使用了三种保真度递增的湍流模型，即一维 von Kármán 模型、二维 Kaimal 模型以及从大涡模拟（LES）中提取的全三维风场，来模拟近地环境湍流。针对一架柔性大展弦比飞机，采用完全耦合的非线性飞行动力学/气动弹性模型，计算了其在上述模型生成的大气背景湍流中运行时的载荷和飞行轨迹预测。对不同柔性程度飞行器的载荷包络和频谱含量的比较表明，所选湍流模型与飞机气动弹性响应之间存在很强的依赖性（例如，LES 与 von Kármán 模型预测的翼根弯矩幅值相差 58%）。这主要是由于低空存在与飞行器尺寸相当的大尺度流动结构，尽管地球边界层内的风速相对较小，但仍导致了总体高载荷事件。结果表明，未能捕捉这些效应的一维模型提供的载荷估计相当不保守，不适合用于非常柔性的机身设计。
引用
@article{arxiv.1908.00372,
title = {Assessment of low-altitude atmospheric turbulence models for aircraft aeroelasticity},
author = {Georgios Deskos and Alfonso del Carre and Rafael Palacios},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.00372},
year = {2020}
}