新研究导致无人机在飞行中改变形状

根据AIAA航空论坛和博览会6月16日虚拟活动的最新研究，美国陆军将很快能够部署可以在飞行中改变形状的自动飞行器。

美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室和德克萨斯农工大学的研究人员发表了为期两年的流固耦合研究结果。他们的研究产生了一种工具，该工具将能够快速优化Future Vertical Lift车辆的结构配置，同时适当考虑空气与结构之间的相互作用。

明年，该工具将用于开发和快速优化能够在飞行过程中改变形状的未来垂直举升车辆，从而在飞行的不同阶段优化车辆的性能。

航天工程师弗朗西斯·菲利普斯博士说：“考虑执行[情报，监视和侦察]任务，使车辆需要迅速站起来或冲破，然后试图尽可能长时间地停留在站上或游荡。”在实验室。“在仪表板部分，短翼是可取的，以便快速行驶并具有更好的机动性，但对于游荡的部分，长翼是可取的，以实现低功率，高耐力的飞行。”

他说，该工具将使能够进行这种变形的车辆的结构最优化，同时考虑到由于流体-结构相互作用而引起的机翼变形。

变形车的一个关注点是在足够的弯曲刚度和柔软度之间取得平衡，以实现变形。不稳定。”

流体-结构相互作用分析通常需要流体和结构求解器之间的耦合。

反过来，这意味着对于单个流体和结构配置，这些分析的计算成本可能非常高-大约10,000s核心小时。

为了克服这些挑战，研究人员开发了一种将流体和结构求解器解耦的过程，可以将单次运行的计算成本降低多达80%，Phillips说。

由于这种解耦方法，还可以在不重新分析流体的情况下执行其他结构配置的分析，这反过来又可以节省额外的计算成本，从而在优化框架中考虑此方法时，可以使计算成本降低多个数量级。

他说，最终，这意味着美国陆军可以比通过使用当前技术更快地设计多功能未来垂直升降车。

在过去的20年中，航空器变形研究取得了进展，但使陆军研究与众不同的是，它着眼于在车辆设计和结构优化过程中的流固耦合，而不是先设计车辆然后查看流体结构相互作用的行为会。

菲利普斯说：“这项研究将直接影响为未来的战斗机生产车辆的能力。”“通过减少流体-结构相互作用分析的计算成本，可以在更短的时间内完成未来垂直起重车辆的结构优化。”

根据菲利普斯的说法，当在优化框架内实施并与增材制造结合时，未来的战斗机将能够使用该工具来制造用于特定任务用途的优化定制飞机。

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