全碳纤维复合材料太阳能无人机机翼结构优化设计

作者：苏桐; 胡果馨; 刘振^*

来源：复合材料科学与工程, 2023, 1-5.

• 碳纤维复合材料
• 太阳能无人机
• 机翼结构
• 流固耦合分析
• 优化设计

针对大展弦比太阳能无人机的性能要求，开展碳纤维复合材料太阳能无人机机翼的优化设计。选用NACA4412为基准翼型，利用xfoil软件作为气动计算软件，基于NSGA-II优化算法进行翼型优化。在此基础上对机翼进行三维建模，采用CFD 软件进行气动特性分析和利用ANSYS Workbench静力学模块对机翼进行流固耦合分析。结果表明，翼型优化后，升力系数提高0.42%，阻力系数降低0.87%，升阻比提高1.41%；在气动载荷作用下，从翼根向翼尖方向压力逐渐增大，翼尖处最大压力相对外界大气压力为242Pa；在外载荷作用下，最大应力显示在翼根附近，为61.397MPa，翼变形的最大值为40.262mm，整体满足太阳能无人机的允许变形量在 5%以内即翼尖变形不得大于半翼展长度值的5%的刚度要求。研究结果可为碳纤维复合材料太阳能无人机设计和研制提供理论参考。

• 单位
  西安交通大学; 物理学院