机翼是飞机的重要部件之一，安装在机身上。其最主要作用是产生升力，同时也可以在机翼内部置弹药仓和油箱，在飞行中可以收藏起落架。另外，在机翼上还安装有改善起飞和着陆性能的襟翼和用于飞机横向操纵的副翼，有的还在机翼前缘装有缝翼等增加升力的装置。

机翼的作用是产生升力，以支持飞机在空中飞行。它还起一定的稳定和操纵作用。机翼的平面形状多种多样，常用的有矩形翼、梯形翼、后掠翼、三角翼、双三角翼、箭形翼、边条翼等。现代飞机一般都是单翼机，但历史上也曾流行过双翼机(两副机翼上下重叠)、三翼机和多翼机。 根据单翼机的机翼与机身的连线方式，可分为下单翼、中单翼、上单翼和伞式上单翼(即机翼在机身的上方，由一组撑桿将机翼和机身连线在一起)。

先进複合材料(Advanced Composite Materials , ACM)具有比强度比模量高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能优越以及便于大面积整体成型等显着优点，在飞机上已获得大量套用。现在，新型複合材料层出不穷，对新型複合材料性能和相应製造技术的研究显得非常重要。胡江波针对给定外形的机翼模型和载入方式，选择合适的机翼结构方案，探索研究相关成形工艺，製造出具有高载荷质量比的机翼。

机翼模型外形尺寸确定，机翼内部布局形式是决定机翼承载能力的重要因素。现考虑3种机翼布局形式：直梁式、厚蒙皮式和泡沫夹芯式。

机翼模型由具有锥形截面的左右两部分及翼梢小翼组成，尺寸约为110mm x 920mm，具体尺寸如图所示。机翼的左右两部分完全一样，翼梢小翼在两端对称相反分布。机翼两部分均为平面，组合后下表面为平面，后缘在同一条直线上。

机翼外形示意图

胡江波等採用ABAQUS有限元分析软体中基于Hashin理论的纤维增强複合材料失效準则以及损伤扩展分析方法，对机翼模型进行强度校核分析。3种机翼结构布局形式机翼有限元模拟计算结果如图所示。由图可知，直梁式机翼的载荷质量比最大，但质量最重；泡沫夹芯式机翼质量最轻，但其载荷质量比比直梁式机翼略小。

有限元计算结果

从上世纪初，人们就开始对结构的气动弹性过程进行有目的的研究，学者Theodorsen等空气动力学先驱基于对二维振动平板的非定常气动力的研究，得到了第一批用来发展理论基础的理论公式。 1935年Theodorsen发表了着名的薄翼在非压缩流中的非定常气动力表达式，即Theodorsen函式。这个表达式一直在航空动力学领域沿用至今。Theodorsen气动力理论适用于二维无限长薄翼(理想平板)结构，是採用片条理论求解结构由简谐振动引起的非定常气动力的基础。

随着上世纪末期以及本世纪初计算流体动力学(CFD)的兴起，越来越多的学者开始採用数值方法来研究结构的气动特性。其中比较着名的是Larsen的discretevortex方法，此外还有Sun等的分块叠代(block-iterative)方法。Naca0012机翼模型是一种经典的飞机机翼模型，LeMaitre等曾利用数值方法对该模型进行了不同Re数条件下的模拟，以及对其0°攻角条件下的气动特性分析，取得了一定进展。

白瑜光等利用格线控制算法建立了Naca0012模型的流场-结构模型,在自主研製的小型并行计算集群上进行了多种条件下该模型的气动特性分析。首先，计算了多攻角下机翼模型的气动力係数，并与理论值进行对比，取得了较好结果；然后计算小振幅条件下机翼模型的气动导数，并与Theodorsen平板理论值进行对比；最后，通过计算多种振幅条件下机翼模型的气动导数，探讨理论值的有效性以及研究气动导数随振幅变化而变化的情况。