普朗特平面布局耦合飞行动力学与气动弹性研究
流体动力学
2021-01-12 v1
摘要
普朗特平面（PrandtlPlane）飞机近来被视为推动绿色航空愿景的可能候选方案。尽管近年来已开展大量研究，这一新颖布局的若干方面仍需进一步深入，以为未来应用铺平道路。其中，本文借助专用的自研框架研究其耦合飞行动力学与气动弹性响应。为评估气动力，采用了一种增强的双源点格子法（Doublet Lattice Method），该方法能够考虑经典公式通常忽略的项。首先考察飞行动力学方面，展示短周期或荷兰滚与弹性模态之间的相互作用效应如何显著恶化飞行品质。随后聚焦于飞机的气动弹性稳定性。正如先前该布局的文献工作所观察到，当考虑飞机在空中自由或空间固定时，颤振 onset 存在显著差异。借助所采用的公式，本文表明对于该普朗特平面，弹性与刚体模态的气动耦合对颤振 onset 具有有益效果。然而，从空间固定切换到自由飞行飞机时，由不同边界条件导致的模态特性差异，在决定颤振发生方面也起着重要作用。对于纵向情形，两种效应均有助于提高颤振速度；而对于横向-航向情形，模态特性的变化具有不利且主导性的影响，导致颤振速度远低于飞行包线内。最后，本文讨论了增强双源点格子法所建附加项的贡献，表明其在建模柔性飞机飞行动力学时引起可观影响。
引用
@article{arxiv.2101.04087,
title = {Studies on Coupled Flight Dynamics and Aeroelasticity of a Prandtlplane Configuration},
author = {Rocco Bombardieri and Rauno Cavallaro and Rodrigo Castellanos and Francesco Auricchio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.04087},
year = {2021}
}