6月16日，在美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)（AIAA）航空論壇與博覽會(huì)上，美國(guó)公布最新研究成果，在飛行過(guò)程中可以改變形狀的自動(dòng)駕駛飛行器。

美國(guó)陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究實(shí)驗(yàn)所和得克薩斯農(nóng)業(yè)與機(jī)械大學(xué)的研究人員，發(fā)布了對(duì)流固耦合進(jìn)行兩年研究的成果。他們研發(fā)的一種工具能迅速優(yōu)化“未來(lái)垂直升降”飛行器的結(jié)構(gòu)配置，同時(shí)適當(dāng)考慮空氣與結(jié)構(gòu)之間的相互作用。

今后一年內(nèi)，這個(gè)工具將用于開(kāi)發(fā)并快速優(yōu)化能夠在飛行中改變形狀的“未來(lái)垂直升降”載具，從而優(yōu)化飛行器在不同階段的性能。

該實(shí)驗(yàn)所的航空航天工程師弗朗西斯·菲利普斯博士說(shuō)：“不妨想想在（情報(bào)、監(jiān)視和偵察）任務(wù)過(guò)程中飛行器需要迅速到位，或者沖刺，然后要在陣位上停留盡可能長(zhǎng)的時(shí)間，或者繞圈飛行。在沖刺環(huán)節(jié)，為了快速移動(dòng)和更具有機(jī)動(dòng)性，短翼比較可取。但在繞圈飛行環(huán)節(jié)，為了實(shí)現(xiàn)低功率、高續(xù)航力的飛行，長(zhǎng)翼比較可取。”

他說(shuō)，這種工具將使飛行器在變形時(shí)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，同時(shí)能夠考慮到機(jī)翼在流固耦合作用下的變形。

菲利普斯說(shuō)，變形飛行器需要關(guān)注的一點(diǎn)是，它們既要有足夠的抗彎曲剛度，又要有軟度以便變形。“如果機(jī)翼太容易彎曲，那就會(huì)抵消變形在理論上的好處，還有可能帶來(lái)控制方面的問(wèn)題和不穩(wěn)定性?！?/p>

這就意味著為單單一次流固配置而進(jìn)行分析的計(jì)算成本會(huì)很高。菲利普斯說(shuō)，為了克服挑戰(zhàn)，研究人員發(fā)明了一種將流體求解器與結(jié)構(gòu)求解器分離的方法，運(yùn)行一次的計(jì)算成本可降低多達(dá)80%。

報(bào)道稱(chēng)， 過(guò)去20年里，飛行器變形研究方面不斷取得進(jìn)展，但美國(guó)陸軍此項(xiàng)研究的與眾不同之處在于，它在飛行器設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中著眼于流固耦合，不是先設(shè)計(jì)出飛行器再研究其流固耦合情況。

菲利普斯說(shuō)：“這項(xiàng)研究將直接影響為未來(lái)作戰(zhàn)人員開(kāi)發(fā)載具的能力。通過(guò)降低流固耦合分析的計(jì)算成本，未來(lái)垂直升降飛行器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成?！?/p>

菲利普斯說(shuō)，一旦在優(yōu)化框架內(nèi)實(shí)施并與增材制造（3D打?。┫嘟Y(jié)合，未來(lái)的作戰(zhàn)人員將能夠利用這個(gè)工具制造經(jīng)過(guò)優(yōu)化的定制飛行器來(lái)執(zhí)行特定任務(wù)。

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