前言
针对高空长航时无人机气动效率提升的工程需求，彩虹无人机科技有限公司赵佳祥团队以大展弦比无人机为研究对象，开展融合式翼梢小翼气动优化设计。通过构建基于代理模型优化设计和CFD计算方法的设计体系，建立以全机诱导阻力最小作为目标的设计优化函数，重点分析翼梢小翼展长、上倾角、后掠角等关键气动外形参数对机翼压力梯度分布和涡系结构的影响。
研究结果表明，优化后的翼梢小翼构型使全机升阻比提高9%左右，显著提升了无人机的气动性能与飞行效率。本文提出的融合式翼梢小翼设计方法和参数影响规律，为大展弦比无人机翼梢小翼设计提供了一条兼顾工程可行性和气动性能提升的优化路径，对提升飞行器的飞行性能具有重要参考价值。
研究成果以“Aerodynamic optimization design of blended winglets for HALE UAVs”为题发表于空气动力学学报。本文第一作者：彩虹无人机科技有限公司赵佳祥。
图文速览
图1：DLR-F4标模几何尺寸和机翼展向典型截面位置
图2：DLR-F4标模典型截面（18.5%b、33.1%b、51.2%b、84.4%b）的压力分布计算结果与实验数据的对比
图3：优化小翼翼梢后侧翼尖涡（流动方向为由前向后）
文章小结
针对高空长航时无人机气动效率提升需求，本文通过构建代理模型与 CFD计算方法相结合的优化体系开展融合式翼梢小翼气动优化设计，得到如下结果：1） 优化设计显著提升了无人机气动性能。优化后的翼梢小翼构型使全机升阻比较基准构型提升约9%，其中升力系数提高约1%，阻力系数降低约3%。研究发现，对翼梢小翼展长、后掠角、上倾角等关键参数进行综合优化设计，可以调控翼尖压力分布与涡系结构，从而降低诱导阻力。2） 揭示了优化构型的减阻机理。小翼通过重构翼尖环量分布，削弱翼尖涡强度，使压力梯度均衡化，最终诱导阻力降低。3） 多参数协同实现了涡系结构与环量分布的同步优化。
本文所提出的设计方法借助代理模型降低了多设计参数优化计算的成本，结合多块结构化网格与高精度湍流模型保障了小翼流场模拟精度，兼具高效性与工程实用性；研究形成的融合式翼梢小翼设计优化路径，为大展弦比无人机平衡气动性能提升与改装成本提供了可行方案。
本研究形成的融合式翼梢小翼设计方法及优化构型，可直接应用于高空长航时无人机的气动改进，为同类飞行器的减阻设计与性能提升提供了理论支撑和工程实践参考。
原文链接：
10.7638/kqdlxxb-2025.0075
来源：力学说
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