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Accès ouvert déclaré 2026 article

Numerical Investigation of Coupled-Attitude Aerodynamic Characteristics of a Frigatebird-Inspired Wing in Marine Atmospheric Updrafts

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1Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Frigatebirds achieve exceptional long-endurance flight by efficiently utilizing marine atmospheric updrafts, offering a valuable biological prototype for low-energy bionic aircraft. Most existing studies focus on uniform inflow and single-axis attitudes, lacking systematic analysis of coupled-attitude aerodynamics and flow-field mechanisms in updraft environments. This work numerically investigates both clean-wing and fuselage-equipped frigatebird-inspired configurations under pitch-alone, pitch–yaw coupled, and yaw–roll coupled attitudes using the RANS/k-ω SST method. Results show that updraft effects exhibit strong pitch-angle dependence: significant drag reduction (maximum 0.0984) and lift augmentation occur within −12∘<α<4∘, while above α=4∘ updrafts suppress full-span deep stall and extend the stall angle by more than 8∘, with a maximum lift increment of 220% near the wingtip. Under pitch–yaw coupling, a high-efficiency aerodynamic window emerges with a physically meaningful peak lift-to-drag ratio of 9.55. For yaw–roll coupling, the rolling moment is fundamentally driven by sideslip-induced asymmetric separation bubbles rather than by roll angle itself, as confirmed by surface limiting streamlines, skin friction distributions, and velocity vector plots. The bionic wing also achieves a near-elliptical spanwise lift distribution with an Oswald efficiency of approximately 0.994. This study provides key support for aerodynamic design, attitude control, and updraft energy harvesting of bird-like aerial vehicles.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Numerical Investigation of Coupled-Attitude Aerodynamic Characteristics of a Frigatebird-Inspired Wing in Marine Atmospheric Updrafts
Date Crossref
01/09/2026
Éditeur
MDPI AG
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • China Aerodynamics Research and Development Center pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Northwestern Polytechnical University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • High Speed Aerodynamics Institute pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • School of Computer Science pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

China Aerodynamics Research and Development Center, Northwestern Polytechnical University et High Speed Aerodynamics Institute, avec 1 autre affiliation.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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