高超声速流动多物理效应对美国航天飞机气动力影响研究的回顾

作者： 毛枚良   陈亮中   万钊   刘化勇   燕振国   来源： 空气动力学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 稀薄气体效应   高温真实气体效应   粘性干扰   复杂升力体   高超声速  

描述： 临近空间高超声速流动往往存在真实气体效应、稀薄气体效应和粘性干扰效应等多种复杂的物理、化学和流动现象。围绕高超声速绕流中多物理效应这一主题,对美国航天飞机高超声速气动力研究的工作按飞行前与飞行后两个阶段进行了回顾。在飞行前阶段,主要介绍了气动力外推参数的研究和不确定度研究的内容,确定了以第三粘性系数珔V'∞作为气动力特性外推参数,以及给出了气动力不确定的计算方法;而在飞行后阶段,主要介绍了飞行试验数据与预测数据的对比、纵向配平异常分析和外推方法,给出了初步的由风洞数据外推到飞行数据的外推方法,确认了真实气体效应对航天飞机气动特性影响,但是否对舵面效率产生影响没有达成一致的结论。而后,作者讨论了避免纵向配平异常的可能性、体襟翼效率数值计算与试验的差异、气动力不确定度研究和建立飞行试验/风洞试验/数值计算数据共享机制四个方面的问题。另外,早期的研究文献提到了航天飞机在再入过程中这些效应是同时存在的,在当时的研究条件下难以区分各自对气动力特性的影响,后来的研究文献也没有着力于研究其耦合影响效应对航天飞机气动力特性的影响,这为下一步研究再入飞行器高超声速绕流流动的多物理效应提供了指引。

俯仰角对鸭式布局飞机摇滚运动的影响与机理分析

作者： 魏德宸   史志伟   昂海松   付军泉   朱佳晨   来源： 空气动力学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 非极限环   流场显示   鸭翼   翼体摇滚   非零平衡点  

描述： 消失的全过程,进行了俯仰角范围为12°~52°、间隔1°测量的滚转自由度释放试验;结果表明对应于不同的俯仰角,鸭翼布局飞机的摇滚运动也具有不同的性质,其平衡点和运动形式均发生变化。接着静态测力和动导数

滑流对飞机纵向静稳定性影响的数值模拟

作者： 任晓峰   段卓毅   魏剑龙   来源： 空气动力学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 纵向静稳定性   旋转域   多参考坐标系   非结构面搭接网格   数值模拟   螺旋桨   滑流  

描述： 针对某"机身+机翼+襟翼+短舱+螺旋桨+平尾"简化构型,开展低速大拉力系数工况下强螺旋桨滑流的数值模拟。模型为翼吊双发布局,动力计算时分为三个计算域,分别为两个包含螺旋桨的旋转域和一个静止域。采用商业软件ICEM CFD生成多块面搭接非结构网格,在机体表面和滑流区域对网格进行加密以便于捕捉螺旋桨滑流的发展及其与机翼、尾翼等部件之间的干扰。采用ANSYS CFX软件求解雷诺平均Navier-Stokes方程,使用多参考坐标系(MFR)方法模拟螺旋桨的旋转。基本构型有/无动力的计算结果表明螺旋桨动力及其产生的滑流对模型的纵向静稳定性影响较大,模型的纵向静稳定性在迎角较小时下降明显甚至丧失,在迎角较大时反而略有增加。一般而言,涡桨飞机平尾处的流场受气动布局、迎角、机翼及襟翼的下洗和螺旋桨滑流及其强度等因素的共同影响。对模型各部件的俯仰力矩特性及尾翼区流场细节进行详细分析可知,小迎角时飞机纵向静稳定性的下降是由于平尾受到机翼及襟翼较强的下洗作用而导致效率下降,而此时平尾没能进入滑流区,不能有效利用滑流区内高能气流来提高平尾效率。并且由于两个螺旋桨同为逆时针旋转,右侧平尾的贡献高于左侧平尾。为了验证这一结论,分别将螺旋桨向上平移0.7m和将平尾下移0.86m并进行数值模拟,结果表明平尾对模型纵向静稳定性的贡献均有增加。

大型运输类飞机后缘襟翼气动载荷特性分析

作者： 熊磊   刘洋   毛俊   来源： 空气动力学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 后缘襟翼   风洞试验   气动载荷   大型运输机   飞行试验   数值模拟  

描述： 后缘襟翼气动载荷计算是大型运输类飞机增升装置设计工作中的关键步骤之一。在新型民用运输机的研制与适航取证工作中,发现现有的襟翼载荷计算方法在某些特殊工况下并非足够保守。某型支线客机襟翼测压试飞中测得其巡航构型下襟翼气动载荷相对计算值有较为明显的增加。在分析对比了试飞与风洞试验的压力分布数据,并借助CFD工具进行定性分析后,最终证明气动载荷的增加主要由襟翼舱的密封失效所造成。以往载荷计算时,襟翼舱内部的襟翼表面压力通常赋值为0,这在襟翼舱保持密封时是可靠的;但在实际飞行中,襟翼舱处襟翼与机翼主翼面后缘之间的密封装置通常会由于制造或受载变形等原因失效,此外该位置附近的扰流板也会在飞行时浮动或偏转,这些都会导致襟翼舱内部气压降低到当地外界的静压值,使得巡航构型襟翼压力分布在头部有一个较为明显的平台式增加。另一型单通道干线客机通过低速风洞测压试验发现在小襟翼偏度构型时襟翼的法向气动力系数有明显增加,采用该试验结果作为输入,计算得到的考虑扰流板偏转影响的小襟翼偏度构型襟翼气动载荷,甚至超过了扰流板未偏转时所有增升构型下的襟翼最严重载荷。通过对压力分布数据及CFD计算得到的二维流场的分析,证明扰流板偏转造成襟翼载荷增加的主要原因是前者对后者的上洗效应。扰流板的偏转将增加其下游襟翼处的当地迎角,使得后者在小偏度时就接近其在大偏度时的法向力系数,之后由于小襟翼偏度构型时更大的襟翼设计速度与对应速压最终造成了载荷增加。针对上述两个问题提出了符合客观流动规律的方法进行补充和修正:在计算巡航构型襟翼载荷时,可在原有测压试验得到襟翼压力分布的基础上补充平顶型前缘分布作为载荷计算输入;而在计算小襟翼偏度增升构型襟翼载荷时,则可以采用工程方法预估扰流板偏转带来的载荷增量。上述方法已在实际工作中得到验证和应用。

第一届航空CFD可信度研讨会总结

作者： 王运涛   刘刚   陈作斌   来源： 空气动力学学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： T1模型   RANS方程   AeCW   气动特性   CHN   数值模拟  

描述： 总结了第一届航空可信度研讨会(AeCW-1)的数值模拟结果。AeCW-1会议由中国空气动力学会计算空气动力学专委会主办,并在第一届空气动力学大会上做了专题研讨。本次研讨会吸引了14家单位参与,共提交

民用飞机迎角传感器布局气动分析

作者： 杨士普   孙一峰   方阳   杨慧   来源： 空气动力学学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 侧滑角   CFD   迎角校线   迎角   布局   迎角传感器  

描述： 民用飞机迎角传感器布局设计的首要目标是使得迎角信号具有高鲁棒性及高信噪比的品质。在迎角传感器布局设计中,迎角信号的高鲁棒性体现为迎角校线不受侧滑角因素影响,高信噪比体现为迎角校线受机身迎角因素影响明显。本文通过CFD方法研究了迎角传感器布局在某民机机身不同位置时迎角校线随机身迎角及侧滑角的变化规律;获得了迎角校线随侧滑角变化不敏感的机身区域,及迎角校线随机身迎角变化敏感的机身区域,即在机身最大半宽线附近。该研究可为迎角传感器的布局设计提供参考。

鸭翼对BWB飞机低速纵向气动特性的影响

作者： 夏明   袁昌运   巩文秀   郑建强   郑遂   来源： 空气动力学学报 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 气动特性   数值模拟   鸭翼   翼身融合  

描述： 采用近距鸭翼的概念以解决翼身融合布局(BWB)飞机低速低头力矩过大问题，通过对带有不同安装位置和平面形状鸭翼的BWB飞机开展数值模拟研究，分析低速下鸭翼影响BWB飞机气动性能的流动机理，以及升力和力矩方面的收益。研究表明：在大迎角下，鸭翼使BWB飞机内翼段在涡核破裂后仍能形成稳定的集中涡并保持较高强度，增加BWB飞机本身的失速迎角，提升了该布局大迎角下的升力以及抬头控制能力；且鸭翼对BWB布局飞机气动性能的影响与鸭翼位置及其形状紧密相关，而且相对位置较高的鸭翼可以与BWB飞机本体之间产生更为有利的干扰，达到增升与抬头效果，而鸭翼后掠角越小，越有助于提升BWB飞机的纵向操纵及配平能力。该研究成果可为BWB飞机在未来民机领域的预研和发展提供一定的理论参考。

通用飞机富勒襟翼多目标优化

作者： 魏闯   张铁军   刘铁中   来源： 空气动力学学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： NSGAⅡ   富勒襟翼   S方程   多目标优化   Pareto前沿面   N  

描述： 排序遗传算法(NSGAⅡ),以求解雷诺平均N-S方程为气动评估方法并采用集群分布并行计算以缩短优化时间。以GA(W)-1为基准翼型,以增加线性段(6°)和接近失速迎角(13°)升力系数为目标进行富勒

“人在回路”思想在飞机气动优化设计中演变与发展

作者： 李润泽   张宇飞   陈海昕   来源： 空气动力学学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 人在回路   空气动力学   人工智能   优化设计  

描述： 近年来优化设计得到了大量的研究和发展,多学科、多设计点、多目标、多约束、鲁棒优化等优化算法已经相对成熟,但这些算法在工程设计中的实际应用尚有诸多困难。从优化在工程设计中应用的发展历程及其遇到的问题入手,介绍"人在回路"作为一种面向工程的优化设计思想的内涵、实施方式和历史沿革。以气动优化设计为例阐述"人在回路"思想在优化设计各个环节中的实现方式和表现。另一方面,当下人工智能的发展使得计算机在非线性映射构建、数据挖掘等方面体现出了超越人能力的性能,从而进一步探讨人工智能在优化设计中替代"人在回路"的作用,分析面向工程的优化设计几个可能的发展方向。

大型飞机增升装置气动噪声研究进展

作者： 刘沛清   李玲   邢宇   郭昊   来源： 空气动力学学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 增升装置   气动噪声   降噪技术  

描述： 目前,机体气动噪声的研究方法分成实验和数值预测两大部分,实验包含飞行实验和风洞试验;而数值预测包含有纯理论方法、半经验方法、纯数值方法、CFD与"声类比"相结合的方法。经过大量的飞行实验,风洞试验和数值计算,研究表明在飞机起飞爬升和着陆进场阶段,除机轮气动噪声外,增升装置气动噪声是机体噪声的主要声源,经过多年的研究基本明确了增升装置气动噪声源的定位和机理,并在降噪技术方面已取得一定进展。增升装置的噪声主要是由前缘缝翼凹槽产生的低频噪声、襟翼侧缘的中频宽带噪声和前缘缝翼尾缘的高频尖峰噪声三部分组成,降噪技术主要有被动流动控制降噪技术和主动流动控制降噪技术两类,被动降噪技术有凹槽遮挡、凹槽填充、展向连续技术等;主动流动控制手段有吹吸气、等离子体激励器等。