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课程研究

长航时货运无人机的翼梢小翼参数化研究

用 Whitcomb 展长等效原理把非平面几何问题转成等效平面扫掠,规避涡格法在结合处的近奇异问题。

2026年4月24日 · 技术栈 OpenAeroStruct · OpenMDAO · 涡格法 · Python

针对 3500 kg、19 m 展长的长航时飞行器,研究翼梢小翼对巡航气动性能的影响。

低保真方法直接建模非平面小翼在结合处会产生近奇异的影响矩阵,数值上很难处理。所以这里采用 Whitcomb 展长等效原理:小翼的诱导阻力收益主要来自有效展长的增加,那么一个展弦比更高的平面机翼,就是同等高度小翼所能带来收益的干净上界。

基于 OpenAeroStruct 与 OpenMDAO,以 SLSQP 在给定升力系数配平约束下最小化诱导阻力,完成展弦比(12–21)、梢根比(0.3–1.0)、扭转角(−5°~+3°)三组参数扫掠。网格加倍验证结果偏差小于 0.5 counts。

结论:1.5 m 等效小翼可提升升阻比达 15%;而单是平面形状优化本身就能拿到约 5.7% 的收益。据此提出「先把平面参数优化到位,再考虑增加附加结构」的设计优先级建议。

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