基于流固耦合的充氣翼內壓對翼面變形影響分析

楊永強 馬云鵬 武 哲

(北京航空航天大學 航空科學與工程學院，北京 100191)

充氣翼作為一種新技術，以其獨特的優勢正日益受到各國關注.相比傳統的無人機，充氣式無人機具有體積小、質量輕、可以折疊、方便運輸等優勢.充氣翼實現了剛性機體與柔性機翼的有機組合，是輕于空氣飛行器與重于空氣飛行器相結合的一種實用的結構模式［1］.充氣翼技術在管式巡航導彈、地球科學研究及火星探測等方面也有極其重要的應用價值［2］.因此，世界各國都加大力度進行充氣式無人機的研究，以期在未來的競爭中能占得先機，爭取主動.

影響充氣翼使用性能的主要是充氣翼剛度，其剛度靠翼面內部壓力與大氣壓力的壓力差保證，只有充氣翼剛度達到指定要求，能夠抵抗無人機飛行過程中的氣動載荷而不變形彎曲才能真正投入使用.因此，開展充氣翼內外壓差對翼面剛度的影響的研究，對于掌握充氣翼技術、提高充氣翼實用性具有重要意義.

充氣翼翼面采用柔性層合織物材料加工而成，受內外壓差和氣動壓力影響會有一定變形，屬于典型的流固耦合問題.目前多場耦合技術已廣泛應用于航空航天領域，如航空發動機分析［3］、螺旋槳分析［4］等，同時國內外研究人員已針對降落傘［5－6］、充氣式減速傘［7］、安全氣囊［8］、浮空器氣囊［9］等柔性結構的氣動變形問題進行了流固耦合分析，取得了較好的分析結果.因此，采用流固耦合方法進行充氣翼氣動……