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陣的耦合項 ,-，,-為面外載荷 .變形間耦合；而［ +］矩陣為面內與面外載荷 .變形
之間的耦合；
翼面氣動彈性剪裁重點是使面外載荷彎一扭耦合剛度 ,-，,-為負值，故可采
用［ +］/0的對稱非均衡鋪層設計。同時，對稱非均衡鋪層層合板的成形工藝變形控
制難度比非對稱非均衡鋪層層合板小而且成形工藝變形小，故目前氣動彈性剪裁采
用對稱非均衡鋪層。
按照氣動彈性要求設計翼面的剛度特性即氣動彈性剪裁，目前已采用計算機設
計程序進行設計。
關于氣動彈性剪裁更詳細內容，請閱有關文獻。
最新資料介紹， 1(%(與美國空軍正在試驗主動式氣動彈性機翼（ ((2）。 ((2
技術可使機翼展弦比增大，機翼變薄，以提高飛機速度和航程；滾轉響應速度加快，有
利于無尾飛機設計。
（）翼面結構綜合優化設計技術
復合材料翼面結構在靜力、振動、位移、舵面效率、發散速度、顫振、尺寸限制等多
種約束條件下的最小重量設計是一項綜合優化設計技術。在滿足許用應變、尺寸限、
均衡、顫振速度等約束條件下，綜合優化設計可獲得最佳鋪層設計結果，最大應變小
于許用應變；按許用應變設計的復合材料翼面蒙皮構件可滿足耐久性 .損傷容限要
求；顫振速度提高，結構重量減輕。
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綜合優化設計技術所涉及的主要分析計算內容與方法簡要介紹如下以供參考。
結構靜、動響應分析———位移有限元法；
"非定常氣動力計算———亞音速升力面理論中的空間偶極子—
—馬蹄渦格網法； 顫振速度計算————法； %氣動力影響系數計算———核函數法，..； &約束處理———對尺寸限、應力、應變、位移、振頻、舵面效率、發散速度、顫振速度等約束條件規范化及篩選；
’求解策略———解析法為主、差分法為輔的敏度求解策略；
(優化模型簡化措施—
—采用變量耦合、敏感元素、約束臨時刪除、一階臺勞級數近似等措施簡化優化模型； )優化計算———數學規劃法（"%&’(）特別需要說明，翼面結構綜合優化設計涉及內容廣泛，約束條件選取多寡由設計
單位、設計師和可能的計算工具條件決定，各有其長，不盡相同。
二、復合材料前掠翼設計技術簡介
復合材料前掠翼設計是復合材料氣動彈性剪裁設計重要應用之一。美國 )—*+和俄羅斯 ,—-.復合材料前掠翼技術驗證機相繼試飛成功，驗證了復合材料前掠翼技術的可行性和前掠翼飛機具有的優異氣動特性。復合材料前掠翼有望在新一代戰斗機上獲得應用。現將復合材料前掠翼設計中的基本問題簡要分析闡述如下，以進一步對復合材料氣動彈性剪裁設計加深理解和認識。
（/）前掠翼獨特氣動力優勢和難題
機翼按其剛軸與機身軸線關系分為平直翼、后掠翼和前掠翼。剛軸是機翼各翼剖面的剛心連線。目前，平直翼主要用于亞聲速飛機，后掠翼在超聲速飛機中廣泛應用，而具有優良的大迎角氣動特性的前掠翼應用極少。因為在前掠翼設計中遇到了致命的扭轉發散問題，即靜氣動彈性不穩定問題，為此各向同性金屬材料機翼要付出沉重的重量代價。
扭轉發散現象
扭轉發散簡稱發散是氣動彈性靜力學的一個重要問題。扭轉發散現象是在一個完全確定的臨界風速下，翼面彈性升力系統受定常升力作用，使其扭轉變形直到破壞的現象。靜氣動彈性問題有兩個基本關系式，一個是機翼迎角及其引起的空氣動力的關系，另一個是作用在機翼上的載荷及其所產生的彈性變形之間的關系：
"后掠翼氣動力特點與問題
后掠翼是現今超聲速飛機廣泛采用的機翼平面形狀，機翼后掠不僅可以有效地
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第三篇 ;復合材料飛機結構設計
 
提高飛機臨界馬赫數，而且可以降低超聲速飛機的波阻。
剛軸與飛機對稱平面有一個夾角、后掠角 （掠角向后為正）。后掠翼與直機翼不同，多了一個根部三角形盒段。分析簡化時引出一個有效根部來代替真實根部，把后掠翼轉化為一個相當的直機翼，但其剛軸與飛機對稱平面夾角為后掠角。與直機翼相比，后掠翼氣動彈性行為出現以下特點：
剛心軸后掠，不僅機翼扭轉會引起各翼剖面迎角變化，而且機翼彎曲也會引起順氣流翼剖面的迎角變化，使迎角減小。因為當剛軸向上彎曲時，垂直剛軸剖面 "，月兩點撓度大于 點的撓度。因此，順氣流剖面 的迎角減小了，自然會引起升力減小。所以，后掠翼彎曲產生了與扭轉相反的順氣流迎角影響。
從氣流考慮，機翼后掠使氣流速度 %在展向有流向翼尖方向的外流分量 &’()*，稱為外洗。當機翼彎曲時（彎曲斜率用 +, -+%表示， ,為機翼撓度），氣流 &’()引
起下洗分量（ +, ）&’()，從而使 "剖面的有效迎角減小了（ +, ）./)，這也就減小了
+%+%
彈性變形附加的氣動力，因此起到了穩定的作用。當后掠角 "分別為 012，342，512和 662時，臨界馬赫數提高百分比分別為 78， 98，708和 508。大后掠角明顯地提高了飛機臨界馬赫數。
但是，從另一個方面看，大后掠角帶來翼尖“失速”的壞處。后掠翼外洗氣流 &’()使得機翼附面層從翼根到翼尖逐漸變厚，在翼尖處造成氣流分離。氣流分離后，升力大大降低而造成失速現象。翼尖失速發生后，會不斷從翼尖向機翼中部和根部擴展，失速的面積越來越大，可能使副翼效率大大降低，影響操縱穩定。為此，通常采用的方法是在翼面上增加有一定高度的順氣流方面“翼刀”，以減小外洗氣流影響。此外，后掠翼高速和低速性能要求相互矛盾，低速性能差，起飛和著陸滑跑距離加長。
以上關于后掠翼優點和問題的簡要討論是為了更好地理解前掠翼氣動彈性行為特點。
前掠翼獨特氣動力優勢和難題
與后掠機翼相比，前掠機翼具有較低的機翼型阻，在跨音速下可維持較高升力系數；可減小對翼根彎矩；允許較高展弦比和在大迎角時翼尖保持不失速等獨特氣動力優勢，難題是扭轉發散速度明顯下降。
從氣流考慮，機翼前掠使氣流速度 &在展向有指向翼根方向的分量 &’()，稱為內洗。內洗效應與外洗相反，一方面使氣流流向翼根，從而消除了翼尖失速，另一方面當機翼彎曲時，
　
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