拖拉机螺旋桨驱动的微型飞行器翼型优化

本文描述了对翼型优化以提高微型飞行器 (MAV) 性能的可能效益的调查。以 Avion (质量 3.64 kg，展弦 1.60 m) 为例，该飞机由 CSIR 国家航空实验室 (NAL) 在班加罗尔设计。首先采用 Rakshith 等人所描述的方法 (使用开发的 PROWING 软件) 进行优化，针对大型运输机进行开发，需加以修改以适应 MAV 的特殊特征。其中最主要的特征是使用低雷诺数机翼，其在小型 MAV 上具有显著不同的气动特性。这些特性依据可用测试数据或由 Drela 的 XFOIL 代码估计得到。研究了 8 个优化案例，导致 6 种新的翼型方案 (以及沿翼展沿梁度分布) 的改进性能。发现使用 PROWING 代码改进阻力系数的效果约为 5%。然而，通过允许操作升力系数 $C_L$ 在指定范围内浮动，可以利用 Eppler E423 机翼的阻力槽特性来提高续航能力，这是 Avion 的主要性能参数。与控制翼 $W_0$ (操作点 $C_L$ =0.7) 用于初步设计相比，允许 $C_L$ 变化范围为 $\pm$ 10% 可使翼 $W_4$ 的续航提升 18.6%，而允许 $C_L$ 变化范围为 $\pm$ 50% 的翼 $W_6$ 的续航提升 39.2%。除了寻求给定配置的最优运行条件的哲学外，还展示了优化初步设计阶段的简单机翼设计参数（如沿梁度）的优势。