Morphing air vehicles enable more e

Morphing air vehicles enable more efficient and capable multi-role aircraft by
adapting their shape to reach an ideal configuration in an ever-changing environment.
Morphing capability is envisioned to have a profound impact on the future of
the aerospace industry, and a reconfigurable wing is a significant element of a morphing
aircraft. This thesis develops two tools for analyzing wing configurations with
multiple geometric degrees-of-freedom: the structural tool and the aerodynamic and
structural interaction tool. Linear Space Frame Finite Element Analysis with EulerBernoulli
beam theory is used to develop the structural analysis morphing tool for
modeling a given wing structure with variable geometric parameters including wing
span, aspect ratio, sweep angle, dihedral angle, chord length, thickness, incidence
angle, and twist angle. The structural tool is validated with linear Euler-Bernoulli
beam models using a commercial finite element software program, and the tool is
shown to match within 1% compared to all test cases. The verification of the structural
tool uses linear and nonlinear Timoshenko beam models, 3D brick element
wing models at various sweep angles, and a complex wing structural model of an
existing aircraft. The beam model verification demonstrated the tool matches the
Timoshenko models within 3%, but the comparisons to complex wing models show
the limitations of modeling a wing structure using beam elements. The aerodynamic
and structural interaction tool is developed to integrate a constant strength source
doublet panel method aerodynamic tool, developed externally to this work, with the
iv
structural tool. The load results provided by the aerodynamic tool are used as inputs
to the structural tool, giving a quasi-static aeroelastically deflected wing shape. An
iterative version of the interaction tool uses the deflected wing shape results from
the structural tool as new inputs for the aerodynamic tool in order to investigate
the geometric convergence of an aeroelastically deflected wing shape. The findings
presented in this thesis show that geometric convergence of the deflected wing shape
is not attained using the chosen iterative method, but other potential methods are
proposed for future work. The tools presented in the thesis are capable of modeling
a wide range of wing configurations, and they may ultimately be utilized by Machine
Learning algorithms to learn the ideal wing configuration for given flight conditions
and develop control laws for a flyable morphing air vehiclements for the degree of

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ขึ้นมีประสิทธิภาพ และมีความสามารถหลายบทบาทเครื่องบินโดยเปิดใช้ morphing อากาศยานพาหนะดัดแปลงรูปร่างของพวกเขาถึงโครงแบบสำรองห้องพักในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงมอร์ฟฟิงความเป็นจินตนาการการมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งในอนาคตของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ วิง reconfigurable เป็นองค์ประกอบสำคัญของการมอร์ฟฟิงเครื่องบิน วิทยานิพนธ์นี้พัฒนามือสองสำหรับวิเคราะห์โครงวิงด้วยหลายทรงเรขาคณิตองศาของเสรีภาพ: เครื่องมือโครงสร้างและแบบอากาศพลศาสตร์ และเครื่องมือโต้ตอบโครงสร้าง วิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดกรอบเชิงพื้นที่กับ EulerBernoulliทฤษฎีคานจะใช้ในการพัฒนาเครื่องมือการวิเคราะห์โครงสร้าง morphing สำหรับโมเดลโครงสร้างปีกให้กับตัวแปรพารามิเตอร์เรขาคณิตรวมทั้งปีกระยะ อัตรา กวาดมุม มุม dihedral คอร์ดความยาว ความหนา อุบัติการณ์มุม และมุมบิด เป็นการตรวจสอบเครื่องมือโครงสร้างกับเส้นออยเลอร์-Bernoulliคือรูปแบบคานโดยใช้โปรแกรมซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์ไนต์ และเครื่องมือแสดงการจับคู่ภายใน 1% เมื่อเทียบกับกรณีทดสอบทั้งหมด การตรวจสอบโครงสร้างการเครื่องมือใช้เชิงเส้น และไม่เชิงเส้น Timoshenko คานรูปแบบ องค์ประกอบ 3D อิฐรูปแบบปีกที่ต่าง ๆ กวาดมุม และแบบจำลองของโครงสร้างปีกที่ซับซ้อนของการเครื่องบินที่มีอยู่ แสดงการตรวจสอบรูปแบบคานตรงกับเครื่องมือรุ่น Timoshenko ภายใน 3% แต่เปรียบเทียบให้ดูรุ่นวิงซับซ้อนข้อจำกัดของโมเดลโครงสร้างปีกโดยใช้องค์ประกอบแสง แบบอากาศพลศาสตร์และเครื่องมือโต้ตอบโครงสร้างถูกพัฒนาเพื่อรวมแหล่งแรงคงคำซ้อนในภาษาแผงวิธีอากาศพลศาสตร์เครื่องมือ พัฒนานอกงานนี้ มีการivเครื่องมือโครงสร้าง ผลผลิตโดยเครื่องมืออากาศพลศาสตร์จะใช้เป็นอินพุตเครื่องมือโครงสร้าง ให้ aeroelastically คงกึ่ง deflected ปีกรูปร่าง มีรุ่นเครื่องมือโต้ตอบซ้ำใช้ผลรูปร่างปีก deflected จากเครื่องมือโครงสร้างเป็นอินพุตใหม่สำหรับเครื่องมือการตรวจสอบอากาศพลศาสตร์บรรจบกันทางเรขาคณิตของ aeroelastically เป็น deflected ปีกรูปร่าง ผลการศึกษานำเสนอในวิทยานิพนธ์นี้บรรจบกันที่รูปทรงเรขาคณิตของรูปร่างปีก deflectedไม่ได้ใช้วิธีซ้ำท่าน แต่วิธีอื่น ๆ อาจเกิดขึ้นได้นำเสนอสำหรับการทำงานในอนาคต เครื่องมือที่นำเสนอในวิทยานิพนธ์มีความสามารถในการสร้างโมเดลความหลากหลายของโครงวิง และพวกเขาอาจสุดถูกใช้ โดยเครื่องอัลกอริทึมการเรียนรู้การเรียนรู้การกำหนดค่าปีกเหมาะสำหรับให้บินเงื่อนไขกฎหมายควบคุมสำหรับ flyable morphing อากาศ vehiclements สำหรับระดับของการพัฒนา

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

Morphing ยานพาหนะทางอากาศช่วยให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีความสามารถเครื่องบินหลายบทบาทโดย
การปรับรูปร่างของพวกเขาที่จะไปถึงการกำหนดค่าเหมาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา.
ความสามารถในการ Morphing เป็นจินตนาการที่จะมีผลกระทบต่ออนาคตของ
อุตสาหกรรมการบินและปีก Reconfigurable เป็น องค์ประกอบที่สำคัญของ morphing
เครื่องบิน วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้พัฒนาสองเครื่องมือสำหรับการวิเคราะห์การกำหนดค่าปีก
เรขาคณิตหลายองศาของเสรีภาพ: เครื่องมือโครงสร้างและอากาศพลศาสตร์และ
เครื่องมือการทำงานร่วมกันของโครงสร้าง พื้นที่เชิงเส้นกรอบการวิเคราะห์ Finite Element และ EulerBernoulli
ทฤษฎีลำแสงจะถูกใช้ในการพัฒนาเครื่องมือในการแปรการวิเคราะห์โครงสร้างสำหรับ
การสร้างแบบจำลองโครงสร้างปีกให้กับพารามิเตอร์เรขาคณิตตัวแปรรวมทั้งปีก
ช่วงอัตราส่วนมุมกวาดมุม dihedral ยาวคอร์ด, ความหนาของอุบัติการณ์
มุม และมุมบิด เครื่องมือที่จะถูกตรวจสอบโครงสร้างเชิงเส้นกับออยเลอร์-Bernoulli
รุ่นคานโดยใช้องค์ประกอบ จำกัด ในเชิงพาณิชย์โปรแกรมซอฟแวร์และเครื่องมือที่จะ
แสดงให้เห็นว่าตรงกับภายใน 1% เมื่อเทียบกับทุกกรณีทดสอบ การตรวจสอบของโครงสร้าง
เครื่องมือที่ใช้เชิงเส้นและไม่เชิงเส้นทิโมรุ่นคานองค์ประกอบอิฐ 3D
รุ่นปีกที่มุมกวาดต่างๆและซับซ้อนปีกรูปแบบโครงสร้างของ
เครื่องบินที่มีอยู่ การตรวจสอบรูปแบบคานแสดงให้เห็นถึงเครื่องมือที่ตรงกับ
รุ่นทิโมภายใน 3% แต่การเปรียบเทียบกับรุ่นปีกซับซ้อนแสดง
ข้อ จำกัด ของการสร้างแบบจำลองโครงสร้างปีกใช้องค์ประกอบคาน อากาศพลศาสตร์
เครื่องมือและการมีปฏิสัมพันธ์โครงสร้างได้รับการพัฒนาเพื่อบูรณาการแหล่งความแรงอย่างต่อเนื่อง
วิธีแผงคู่เครื่องมืออากาศพลศาสตร์พัฒนาภายนอกเพื่องานนี้ด้วย
iv
เครื่องมือโครงสร้าง ผลการโหลดไว้ให้โดยเครื่องมืออากาศพลศาสตร์ที่ใช้เป็นปัจจัยการผลิต
ที่จะเป็นเครื่องมือที่มีโครงสร้างการให้เสมือนแบบคงที่หักเห aeroelastically รูปร่างของปีก
รุ่นซ้ำของเครื่องมือการทำงานร่วมกันใช้ผลรูปร่างของปีกหักเหจาก
เครื่องมือที่มีโครงสร้างเป็นปัจจัยการผลิตใหม่สำหรับเครื่องมืออากาศพลศาสตร์เพื่อที่จะตรวจสอบ
การบรรจบกันทางเรขาคณิตของรูปร่างหักเห aeroelastically ปีก ผลการวิจัย
ที่นำเสนอในงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าการบรรจบกันทางเรขาคณิตของรูปทรงปีกหักเห
จะไม่บรรลุโดยใช้วิธีการซ้ำที่เลือก แต่วิธีการที่มีศักยภาพอื่น ๆ จะ
นำเสนอสำหรับการทำงานในอนาคต เครื่องมือที่นำเสนอในวิทยานิพนธ์มีความสามารถในการสร้างแบบจำลอง
ที่หลากหลายของการกำหนดค่าปีกและท้ายที่สุดพวกเขาอาจจะถูกนำมาใช้โดยเครื่อง
ขั้นตอนวิธีการเรียนรู้ที่จะเรียนรู้การตั้งค่าที่เหมาะปีกที่กำหนดเงื่อนไขการบิน
และพัฒนากฎหมายควบคุมสำหรับ morphing flyable vehiclements อากาศสำหรับปริญญา ของ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

morphing ยานพาหนะทางอากาศให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น และมีความสามารถหลายบทบาทอากาศยานโดย
ปรับรูปร่างของพวกเขาเพื่อเข้าถึงการตั้งค่าที่เหมาะ ในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง
morphing ความสามารถเป็นวิสัยทัศน์ที่จะมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่ออนาคตของ
อุตสาหกรรมการบิน และปีก Reconfigurable เป็นองค์ประกอบสําคัญของ morphing
อากาศยานวิทยานิพนธ์นี้ได้พัฒนาเครื่องมือสำหรับการวิเคราะห์แบบสองปีกับ
เรขาคณิตหลายองศาอิสระ : เครื่องมือและโครงสร้างพลศาสตร์และ
เครื่องมือปฏิสัมพันธ์โครงสร้าง เส้นกรอบพื้นที่ไฟไนต์เอลิเมนต์วิเคราะห์ด้วยทฤษฎี eulerbernoulli
บีมถูกใช้เพื่อพัฒนาเครื่องมือสำหรับการวิเคราะห์โครงสร้างการ morphing
การสร้างโมเดลให้กับพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตตัวแปรรวมถึงโครงสร้างปีกปีก
ช่วง , อัตราส่วน , มุม , มุม , ความยาว , ความหนาคอร์ด dihedral กวาดด้านมุมอุบัติการณ์
, และมุมบิด เครื่องมือตรวจสอบด้วยโครงสร้างเป็นเส้นออยเลอร์ Bernoulli คานรุ่นเชิงพาณิชย์
โดยใช้ไฟไนต์เอลิเมนต์โปรแกรมซอฟต์แวร์ และเป็นเครื่องมือ
แสดงราคาภายใน 1 % เมื่อเทียบกับกรณีทดสอบทั้งหมดการตรวจสอบของเครื่องมือโครงสร้าง
ใช้ระบบสมการเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นไว้ Timoshenko คานแบบ 3D อิฐธาตุ
ปีกแบบที่มุมกวาด ต่าง ๆ และปีกที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนแบบ
เครื่องบินที่มีอยู่ คานแบบการตรวจสอบแสดงให้เห็นถึงเครื่องมือที่ตรงกับ
ไว้ Timoshenko รุ่นภายใน 3 % แต่เมื่อเปรียบเทียบกับรุ่นปีกโชว์
ซับซ้อนข้อจำกัดของแบบจำลองโครงสร้างปีกที่ใช้องค์ประกอบของคาน การปฏิสัมพันธ์เชิงโครงสร้างและพลศาสตร์
เครื่องมือถูกพัฒนาขึ้นเพื่อรวมแหล่งที่มาคงที่แรง
ดับเลตวิธีพลศาสตร์แผงเครื่องมือพัฒนาภายนอกเพื่องานนี้ด้วย

โครงสร้าง 4 เครื่องมือ โหลดผลลัพธ์โดยเครื่องมือหรือใช้เป็นปัจจัยการผลิต
กับเครื่องมือโครงสร้างให้ quasi-static aeroelastically สุงสิงปีกรูปร่าง ผลของปฏิสัมพันธ์ที่
รุ่นเครื่องมือใช้ปีกรูปร่างเบี่ยงเบนผลลัพธ์จากเครื่องมือใหม่
โครงสร้างปัจจัยการผลิตเพื่อให้เครื่องมือในการตรวจสอบ
บรรจบเรขาคณิตของ aeroelastically สุงสิงปีกรูปร่าง
ข้อมูลที่นำเสนอในวิทยานิพนธ์นี้แสดงให้เห็นว่าลู่ทางเรขาคณิตของสุงสิงปีกรูปร่าง
ไม่บรรลุการเลือกซ้ำวิธี แต่วิธีที่มีศักยภาพอื่น ๆ
เสนองานในอนาคต เครื่องมือที่นำเสนอในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ มีความสามารถในการจำลอง
หลากหลายของการกำหนดค่า วิง และพวกเขาอาจจะถูกใช้โดยเครื่อง
ในที่สุดอัลกอริทึมการเรียนรู้ที่จะเรียนรู้การปรับแต่งให้เหมาะสำหรับสภาพปีกบิน
และพัฒนากฎหมายควบคุมสำหรับ flyable morphing อากาศ vehiclements สำหรับระดับ