Published June 1, 2019
| Version v1
Publication
Open
Flutter of Telescopic Span Morphing Wings
- 1. United Arab Emirates University
- 2. Jordan University of Science and Technology
- 3. University of Bristol
Description
This paper studies the aeroelastic behavior of telescopic, multi-segment, span morphing wings. The wing is modeled as a linear, multi-segment, stepped, cantilever Euler–Bernoulli beam. It consists of three segments along the axis and each segment has different geometric, mechanical, and inertial properties. The aeroelastic analysis takes into account spanwise out-of-plane bending and torsion only, for which the corresponding shape functions are derived and validated. The use of shape functions allows representing the wing as an equivalent aerofoil whose generalized coordinates are defined at the wingtip according to the Rayleigh–Ritz method. Theodorsen's unsteady aerodynamic theory is used to estimate the aerodynamic loads. A representative Padé approximation for the Theodorsen's transfer function is utilized to model the aerodynamic behaviors in state-space form allowing time-domain simulation and analysis. The effect of the segments' mechanical, geometric, and inertial properties on the aeroelastic behavior of the wing is assessed. Finally, the viability of span morphing as a flutter suppression device is studied.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تدرس هذه الورقة السلوك المرن الهوائي لأجنحة التشكيل التلسكوبية متعددة الأجزاء. تم تصميم الجناح على شكل شعاع خطي متعدد الأجزاء، متدرج، ناتئ أويلر- برنولي. يتكون من ثلاثة أجزاء على طول المحور ولكل جزء خصائص هندسية وميكانيكية وقصور ذاتي مختلفة. يأخذ تحليل المرونة الهوائية في الاعتبار الانحناء والالتواء خارج المستوى فقط، حيث يتم اشتقاق وظائف الشكل المقابلة والتحقق من صحتها. يسمح استخدام وظائف الشكل بتمثيل الجناح كجناح مكافئ يتم تحديد إحداثياته العامة في طرف الجناح وفقًا لطريقة رايلي ريتز. تُستخدم نظرية ثيودورسن الديناميكية الهوائية غير المستقرة لتقدير الأحمال الديناميكية الهوائية. يتم استخدام تقريب تمثيلي لوظيفة نقل ثيودورسن لنمذجة السلوكيات الديناميكية الهوائية في شكل فضاء الحالة مما يسمح بمحاكاة وتحليل النطاق الزمني. يتم تقييم تأثير الخصائص الميكانيكية والهندسية والقصور الذاتي للقطاعات على سلوك المرونة الهوائية للجناح. أخيرًا، تتم دراسة جدوى تحويل الامتداد كجهاز لقمع الرفرفة.Translated Description (French)
Cet article étudie le comportement aéroélastique des ailes de morphage télescopiques à segments multiples. L'aile est modélisée comme une poutre Euler–Bernoulli linéaire, multi-segment, étagée et en porte-à-faux. Il se compose de trois segments le long de l'axe et chaque segment a des propriétés géométriques, mécaniques et inertielles différentes. L'analyse aéroélastique prend en compte uniquement la flexion et la torsion hors plan dans l'étendue, pour lesquelles les fonctions de forme correspondantes sont dérivées et validées. L'utilisation de fonctions de forme permet de représenter l'aile comme une voilure équivalente dont les coordonnées généralisées sont définies au bout de l'aile selon la méthode de Rayleigh–Ritz. La théorie aérodynamique instable de Theodorsen est utilisée pour estimer les charges aérodynamiques. Une approximation de Padé représentative de la fonction de transfert de Theodorsen est utilisée pour modéliser les comportements aérodynamiques sous forme d'espace d'état permettant la simulation et l'analyse dans le domaine temporel. L'effet des propriétés mécaniques, géométriques et inertielles des segments sur le comportement aéroélastique de l'aile est évalué. Enfin, la viabilité du span morphing en tant que dispositif de suppression du flutter est étudiée.Translated Description (Spanish)
Este documento estudia el comportamiento aeroelástico de las alas telescópicas, de múltiples segmentos y envergadura. El ala está modelada como una viga Euler–Bernoulli lineal, de múltiples segmentos, escalonada y en voladizo. Consta de tres segmentos a lo largo del eje y cada segmento tiene diferentes propiedades geométricas, mecánicas e inerciales. El análisis aeroelástico tiene en cuenta únicamente la flexión y torsión fuera del plano en el sentido de la envergadura, para lo cual se derivan y validan las funciones de forma correspondientes. El uso de funciones de forma permite representar el ala como un perfil aerodinámico equivalente cuyas coordenadas generalizadas se definen en la punta del ala según el método de Rayleigh–Ritz. La teoría aerodinámica inestable de Theodorsen se utiliza para estimar las cargas aerodinámicas. Se utiliza una aproximación Padé representativa para la función de transferencia de Theodorsen para modelar los comportamientos aerodinámicos en forma de estado-espacio que permite la simulación y el análisis en el dominio del tiempo. Se evalúa el efecto de las propiedades mecánicas, geométricas e inerciales de los segmentos sobre el comportamiento aeroelástico del ala. Finalmente, se estudia la viabilidad del span morphing como dispositivo de supresión de aleteo.Files
Full_text_PDF_final_published_version_.pdf.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:45ae0cdd53b361793dd2e068849bc5b7
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- رفرفة أجنحة التشكيل التلسكوبية
- Translated title (French)
- Flutter des ailes d'amortissement d'envergure télescopique
- Translated title (Spanish)
- Flutter of Telescopic Span Morphing Wings
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2912937456
- DOI
- 10.1142/s0219455419500615
References
- https://openalex.org/W1989256530
- https://openalex.org/W2010422065
- https://openalex.org/W2031282572
- https://openalex.org/W2047916002
- https://openalex.org/W2094740719
- https://openalex.org/W2129039006
- https://openalex.org/W2137791041
- https://openalex.org/W2155494960
- https://openalex.org/W2161140897
- https://openalex.org/W2279417305
- https://openalex.org/W2324301441
- https://openalex.org/W2328078762
- https://openalex.org/W23762107
- https://openalex.org/W2765828481
- https://openalex.org/W2793316925
- https://openalex.org/W2804717041
- https://openalex.org/W2817425766
- https://openalex.org/W3021043413
- https://openalex.org/W3134128243