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

美國陸軍作戰(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“未來垂直升降”飛行器的結(jié)構(gòu)配置，同時適當(dāng)考慮空氣與結(jié)構(gòu)之間的相互作用。

今后一年內(nèi)，這個工具將用于開發(fā)并快速優(yōu)化能夠在飛行中改變形狀的“未來垂直升降”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：“不妨想想在（情報、監(jiān)視和偵察）任務(wù)過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的時間，或者繞圈飛行。在沖刺環(huán)節(jié)，為了快速移動和更具有機(jī)動性，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，長翼比較可取?！?/p>

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

菲利普斯說，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，那就會抵消變形在理論上的好處，還有可能帶來控制方面的問題和不穩(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)算成本會很高。菲利普斯說，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%。

報道稱， 過去20年里，飛行器變形研究方面不斷取得進(jìn)展，但美國陸軍此項(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：“這項(xiàng)研究將直接影響為未來作戰(zhàn)人員開發(fā)載具的能力。通過降低流固耦合分析的計(jì)算成本，未來垂直升降飛行器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以在更短的時間內(nèi)完成?！?/p>

菲利普斯說，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，未來的作戰(zhàn)人員將能夠利用這個工具制造經(jīng)過優(yōu)化的定制飛行器來執(zhí)行特定任務(wù)。

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