發(fā)布時間：2020-06-25 13:31

【摘要】：由于現(xiàn)代高性能戰(zhàn)斗機(jī)對于機(jī)動性能的要求以及直升機(jī)旋翼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),飛機(jī)常常會面臨大迎角動態(tài)失速問題。鑒于動態(tài)失速的復(fù)雜性,暫時還無法使用純理論方法對其進(jìn)行有效研究,目前工程中常采用經(jīng)驗?zāi)Ｐ�。ONERA作為一種具有代表性的動態(tài)失速模型可對翼型在動態(tài)失速下的氣動特性進(jìn)行模擬,但對于深失速狀態(tài)下氣動特性曲線的多級峰值無法進(jìn)行有效捕捉。同時經(jīng)典ONERA模型的應(yīng)用也局限于固定形狀翼型,無法滿足對于帶控制面可變翼型的研究需求。本文主要對ONERA動態(tài)失速模型的使用范圍以及在深失速下的計算精度進(jìn)行研究。首先為了使ONERA模型應(yīng)用于帶控制面的可變翼型,采用Peters有限狀態(tài)氣動載荷理論,并結(jié)合動態(tài)入流模型加入尾跡的影響。同時基于大幅振蕩數(shù)據(jù),利用遺傳算法辨識得到改良的環(huán)量形式ONERA方程,以此來計算動態(tài)失速引起的附加載荷,建立適用于可變翼型的動態(tài)失速模型。此外,為了獲取作為ONERA模型驅(qū)動的可變翼型靜態(tài)殘差,本文以基準(zhǔn)翼型的靜態(tài)殘差數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用廣義坐標(biāo),通過一種平移擬合方法建立了可變翼型的靜態(tài)殘差數(shù)據(jù)庫。對于深失速等具有明顯多級失速現(xiàn)象的情況,在已建立的模型中再加入一個由脈沖驅(qū)動的二級失速環(huán)量方程來模擬二級失速渦引起的升力波動,使模型具備了對于多級升力峰值的捕捉能力。最后將各部分整合為一個統(tǒng)一模型,并加入相應(yīng)的修正系數(shù),得到適用于可變翼型多級動態(tài)失速的時域非定常氣動力模型。并分別在固定形狀翼型和可變翼型下驗證了該模型的有效性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V211
【圖文】：

高度非線性的非定常流動現(xiàn)象。由于翼型周圍發(fā)生非定常流動分離，使得翼型以振蕩形式進(jìn)入、退出失速狀態(tài)。其主要特征是流場中存在復(fù)雜的非定常分離渦和大尺度漩渦結(jié)構(gòu)，渦狀紊流從翼型前緣或后緣區(qū)域分離，在氣流重新附著在翼型上之前，翼型一直保持失速狀態(tài)。相比于靜態(tài)失速，動態(tài)失速更加復(fù)雜，翼型的升力、阻力、力矩特性隨著翼型運(yùn)動形式的不同而不同。相比于靜態(tài)失速，發(fā)生動態(tài)失速的最大攻角會表現(xiàn)出明顯的非線性遲滯。動態(tài)失速一旦發(fā)生，效果更嚴(yán)重且持續(xù)時間較長，氣動力系數(shù)可以極大地偏離靜態(tài)值。所以進(jìn)行簡單的靜態(tài)失速研究已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足動態(tài)失速問題的研究需求。在國際上定義的第三代機(jī)出現(xiàn)以前，失速飛行一直被視為飛行的禁區(qū)。飛機(jī)一旦進(jìn)入失速狀態(tài)，飛機(jī)升力會急速下降，甚至出現(xiàn)墜機(jī)的風(fēng)險。而隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭環(huán)境不斷變化，高性能戰(zhàn)斗機(jī)必須擁有較高的瞬時機(jī)動能力，于是“過失速機(jī)動”[1][2]的概念應(yīng)運(yùn)而生。具有過失速飛行能力的戰(zhàn)斗機(jī)可以在飛行攻角大于失速攻角的情況下繼續(xù)正常飛行，不僅可以避免飛行運(yùn)動發(fā)生偏離發(fā)散、進(jìn)入尾旋，同時飛機(jī)還可以利用過失速機(jī)動性能，快速改變飛機(jī)姿態(tài)和位置，從而獲取更加有利的戰(zhàn)斗位置，從而極大地提升戰(zhàn)斗能力。1989 年巴黎航展上蘇聯(lián)飛行員普加喬夫駕駛蘇-27 飛機(jī)表演的“眼鏡蛇機(jī)動”便是一個典型的過失速機(jī)動動作。

行姿態(tài)和飛行軌跡進(jìn)行精確控制。因此，建立具有高精度的非定常氣動力模型一直是高性能飛機(jī)氣動設(shè)計研制的一個核心問題。從飛行安全的角度來說，飛行可靠性也是戰(zhàn)斗機(jī)研制過程中的一個焦點(diǎn)問題�；仡櫄v史上發(fā)生的各種飛行事故，其中大多數(shù)都源于飛機(jī)設(shè)計者和駕駛員對于飛機(jī)非定常氣動特性的認(rèn)識不足。因此，更加深入的研究分析飛機(jī)的動態(tài)氣動特性對于避免潛在的飛行安全隱患也有極其重要的意義。近些年來，高空長航時（HighAltitude Long Endurance）固定翼飛機(jī)的優(yōu)秀性能越來越受到世界各國的關(guān)注。高空長航飛機(jī)因其擁有較大的展弦比，因此能夠在有限的燃油消耗下完成大范圍、長時間的復(fù)雜任務(wù)，如大氣環(huán)境監(jiān)測、高空軍事偵察和通信網(wǎng)絡(luò)中繼等。其中最具代表性的便是美國的“捕食者”和“全球鷹”無人機(jī)。這種飛機(jī)的普遍特點(diǎn)是大展弦比或超大展現(xiàn)比布局（一般在 20 到 50 之間）、重量輕（展向單位長度質(zhì)量可小于1.0kg m）、柔性大（靜變形可達(dá) 25%展長）。基于大展弦比機(jī)翼的以上特點(diǎn)，在進(jìn)行巡航時，由于氣動載荷的作用，機(jī)翼的某些截面會產(chǎn)生較大的動態(tài)彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，局部截面攻角有時會超過失速攻角。在這種情況下就要求在計算中必須使用適用于大攻角狀態(tài)的非定常氣動力模型。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 ;法國ONERA與中國NIN在鈦基復(fù)合材料方面的合作[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;2000年05期

2 ;現(xiàn)代火箭沖壓發(fā)動機(jī)在歐洲的發(fā)展——第二部分:ONERA研究的固體燃料發(fā)動機(jī)[J];外國海軍導(dǎo)彈科技動態(tài);1977年10期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 夏潤澤;基于ONERA氣動力的多級動態(tài)失速模型研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

本文編號：2729205