实现无人机在飞行中改变结构配置的工具研发，可优化各阶段的性能
6月16日，在美国航空航天学会（aiaa）航空论坛与博览会上，美国公布最新研究成果，在飞行过程中可以改变形状的自动驾驶飞行器。
美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验所和得克萨斯农业与机械大学的研究人员，发布了对流固耦合进行两年研究的成果。他们研发的一种工具能迅速优化“未来垂直升降”飞行器的结构配置，同时适当考虑空气与结构之间的相互作用。
今后一年内，这个工具将用于开发并快速优化能够在飞行中改变形状的“未来垂直升降”载具，从而优化飞行器在不同阶段的性能。
该实验所的航空航天工程师弗朗西斯·菲利普斯博士说：“不妨想想在（情报、监视和侦察）任务过程中飞行器需要迅速到位，或者冲刺，然后要在阵位上停留尽可能长的时间，或者绕圈飞行。在冲刺环节，为了快速移动和更具有机动性，短翼比较可取。但在绕圈飞行环节，为了实现低功率、高续航力的飞行，长翼比较可取。”
他说，这种工具将使飞行器在变形时实现结构优化，同时能够考虑到机翼在流固耦合作用下的变形。
菲利普斯说，变形飞行器需要关注的一点是，它们既要有足够的抗弯曲刚度，又要有软度以便变形。“如果机翼太容易弯曲，那就会抵消变形在理论上的好处，还有可能带来控制方面的问题和不稳定性。”
这就意味着为单单一次流固配置而进行分析的计算成本会很高。菲利普斯说，为了克服挑战，研究人员发明了一种将流体求解器与结构求解器分离的方法，运行一次的计算成本可降低多达80%。
报道称， 过去20年里，飞行器变形研究方面不断取得进展，但美国陆军此项研究的与众不同之处在于，它在飞行器设计和结构优化过程中着眼于流固耦合，不是先设计出飞行器再研究其流固耦合情况。
菲利普斯说：“这项研究将直接影响为未来作战人员开发载具的能力。通过降低流固耦合分析的计算成本，未来垂直升降飞行器的结构优化可以在更短的时间内完成。”
菲利普斯说，一旦在优化框架内实施并与增材制造（3d打印）相结合，未来的作战人员将能够利用这个工具制造经过优化的定制飞行器来执行特定任务。
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他说，这种工具将使飞行器在变形时实现结构优化，同时能够考虑到机翼在流固耦合作用下的变形。
菲利普斯说，变形飞行器需要关注的一点是，它们既要有足够的抗弯曲刚度，又要有软度以便变形。“如果机翼太容易弯曲，那就会抵消变形在理论上的好处，还有可能带来控制方面的问题和不稳定性。”
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菲利普斯说：“这项研究将直接影响为未来作战人员开发载具的能力。通过降低流固耦合分析的计算成本，未来垂直升降飞行器的结构优化可以在更短的时间内完成。”
菲利普斯说，一旦在优化框架内实施并与增材制造（3d打印）相结合，未来的作战人员将能够利用这个工具制造经过优化的定制飞行器来执行特定任务。
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