Dynamic stability analysis of a scaled flying wing model under different loads

GUO Zhouyun; ZHAO Ran; LEI Ming; ZHAN Jianning; WANG Shaonan; WANG Ruiwen; XIE Tianyu; GU Yingsong

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Dynamic stability analysis of a scaled flying wing model under different loads

更新时间：2026-04-24

- Dynamic stability analysis of a scaled flying wing model under different loads
- Advances in Aeronautical Science and Engineering Pages: 1-8(2026)
- 作者机构：
  
  1.西北工业大学航空学院，西安 710072
  2.强度与结构完整性全国重点实验室，西安 710065
  3.中国飞行试验研究院飞机所，西安 710089
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  CLC： V212.1
- Received：05 September 2025，
  
  Revised：2026-04-19，
  
  Online First：24 April 2026，
- 稿件说明：
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郭洲鋆,赵冉,雷鸣,等. 缩比飞翼模型在不同载荷下的动态稳定性分析[J]. 航空工程进展.

GUO Zhouyun,ZHAO Ran,LEI Ming, et al. Dynamic stability analysis of a scaled flying wing model under different loads[J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering.(in Chinese)
郭洲鋆,赵冉,雷鸣,等. 缩比飞翼模型在不同载荷下的动态稳定性分析[J]. 航空工程进展. DOI：

GUO Zhouyun,ZHAO Ran,LEI Ming, et al. Dynamic stability analysis of a scaled flying wing model under different loads[J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering.(in Chinese) DOI：

摘要

太阳能无人机通常采用轻质大柔性机翼，结构受载后易发生显著的变形，引起飞行器气动外形及气动特性的改变。以“太阳神”无人机为原型机进行缩比模型设计，结合涡格法和非线性有限元方法开展松耦合静气动弹性分析，获得类“太阳神”无人机缩比模型在不同过载下的弯曲变形特性。以翼梢变形相对半展长的比例系数为控制参数，分析缩比模型在不同变形下的转动惯量变化趋势；采用涡格法确定变形前后的气动导数，并基于线化小扰动理论，对不同变形构型下的缩比模型进行对应的飞行动力学稳定性分析。结果表明：随着翼梢相对变形的逐渐增大，所设计的类“太阳神”无人机缩比模型纵向静稳定性逐渐增强，长周期和短周期模态稳定性变差，横—航向运动稳定性也有降低。

Abstract

Solar-powered unmanned aerial vehicles typically employ lightweight and highly flexible wings. After being loaded， the structures are prone to significant deformations， which cause changes in the aerodynamic characteristics of the aircraft. A scaled-down model is designed based on the Helios UAV as the prototype. The bending deformation characteristics of the scaled-down model under different overloads are analyzed by a loosely coupled static aeroelastic analysis， which integrates the vortex lattice method and nonlinear finite element method. Taking the proportion coefficient of the wingtip deformation relative to the half-span length as the control parameter， the variation trend of the moment of inertia of the scaled model under different deformations is analyzed. The aerodynamic derivatives before and after deformation are determined by the vortex-lattice method. The flight dynamic stability analyses are conducted for the scale models under various deformation states based on the linearized small-disturbance theory. The results show that， as the relative deformation of the wingtip gradually increases， the longitudinal static stability of the designed highly flexible flying wing scale model gradually enhances， the stability of phugoid and short-period modes deteriorates， and the lateral motion stability also degrades.

关键词

Keywords

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