t研究人员美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室正在努力开发一种能够在飞行中变形的无人机，以更好地完成其任务——例如，缩短和延长机翼以提高效率和速度。在开始他们的工作时，他们求助于德克萨斯A&M大学研究人员的专业知识，以帮助他们进行复杂的分析和设计阶段。
为了解决第一步的部分问题，航空航天工程系助理教授达伦·哈特尔博士领导的团队开发了一种新的流体-结构相互作用算法。这一至关重要的工具将为陆军研究实验室的研究人员提供一种简化的手段，以分析流体和空气流动之间的相互作用以及柔性或可适应的固体结构，以实现无人机的改造。
哈特尔说:“在航空航天领域，我们必须考虑的一个非常普遍的问题是流体流动和飞行器组成的固体结构之间的相互作用。”“分析流体如何推动和变形结构，以及结构形状的变化如何同时改变流体流动，这就是所谓的流体结构相互作用。”
以飞机为例。
它的设计在很大程度上基于空气动力学，应该保持刚性，不会在飞行途中改变形状。然而，如果允许在更长时间的国际航班上延长机翼，那么设计就需要回到原点，因为形状的变化改变了原始设计周围的空气流动方式与飞机实际物理结构的相互作用。
哈特尔说:“当你决定改变一个结构时，它完全改变了流体的作用方式，从而改变了压力推动结构的方式，从而改变了结构的工作方式。”“变形车辆中的流固交互作用要复杂得多，因为运动是有意为之的。这就是我们研究这个问题的原因;我们需要一种更好的方法来解决流体-结构相互作用。”
传统上，流体-结构相互作用的分析方法是一次运行一个流体和结构代码，每次更新一个增量的压力，看看它如何影响结构，然后更新结构形状，看看它如何影响压力。这影响了设计过程，因为如果设计的任何方面发生改变，就必须重新进行昂贵的流固耦合方案。这可能需要数天的计算，来回寻找设计的最佳点。
为了解决这个问题，Hartl和他的团队开发了一种算法，通过同时对各种压力和结构形状进行分析，然后使用数学工具将两个匹配的解决方案拼接在一起，大大降低了计算成本。
绘制各种压力和结构点交叉点的能力使研究人员能够根据自己的需要设计、重新设计和改变结构，而不需要不断地进行额外的分析——将产生这种新设计所需的时间从几天缩短到几次。哈特尔说，这个概念令人兴奋。
哈特尔说:“我知道，到目前为止，由于计算费用的问题，我们基本上无法对变形飞机进行认真的设计研究。”“坦率地说，这就是为什么没有很多变形飞机解决方案的原因之一。在过去做到这一点的唯一方法是设计、建造和测试。这种结构的一个主要问题是，错误的答案会迅速导致灾难性的失败。”
这个团队由来自美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室和德州农工大学。
哈特尔说:“这是陆军未来司令部和陆军研究实验室与德克萨斯农工大学整合潜力的一个例子。”“这个算法和想法只有几年的历史，他们的团队能够收获并使用它，因为他们在这里。他们是第一批听到和看到这种解决问题的新方法的人，并立即将其应用到他们的工作中。”