【摘要】：飛行器從中小迎角至大迎角范圍內(nèi),由于背風(fēng)區(qū)流動(dòng)分離形態(tài)的演化,靜態(tài)氣動(dòng)特性特別是橫側(cè)向氣動(dòng)特性也隨迎角顯著變化,可能誘發(fā)復(fù)雜的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。但飛行器一般是上仰機(jī)動(dòng)時(shí),才從平飛狀態(tài)快速拉起至大迎角,此機(jī)動(dòng)過程對橫側(cè)向氣動(dòng)特性和滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可能產(chǎn)生較大影響。本文發(fā)展了剛體動(dòng)力學(xué)方程和Navier-Stokes方程的松耦合求解技術(shù),并通過數(shù)值模擬航天飛機(jī)脫落碎片的六自由度運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了驗(yàn)證。針對背風(fēng)區(qū)渦流形態(tài)及橫側(cè)向氣動(dòng)特性復(fù)雜的方形截面飛行器,數(shù)值模擬研究了其不同迎角下的靜態(tài)滾轉(zhuǎn)氣動(dòng)特性、自由滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)特性,以及上仰機(jī)動(dòng)時(shí)不同拉起速率對滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明,對于此飛行器,靜態(tài)時(shí)存在臨界迎角約為13°,當(dāng)迎角小于臨界迎角時(shí),滾轉(zhuǎn)方向是靜不穩(wěn)定的,誘發(fā)快速滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);當(dāng)迎角大于臨界迎角時(shí),滾轉(zhuǎn)方向是靜穩(wěn)定的,其滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是收斂的。但上仰機(jī)動(dòng)時(shí),滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的形態(tài)還與拉起速率相關(guān),即使拉起的終止迎角大于臨界迎角,如果拉起速率較慢,也可能出現(xiàn)快速滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[Abstract]:In the range from small and medium angle of attack to high angle of attack, the static aerodynamic characteristics, especially the lateral aerodynamic characteristics, vary significantly with the angle of attack due to the evolution of the flow separation form in the leeward region, which may induce complex rolling motion. However, it is only when the aircraft moves upward that it starts rapidly from flat to high angle of attack, which may have a great influence on the lateral aerodynamic characteristics and roll motion. In this paper, the loosely coupled solution technique of rigid body dynamics equation and Navier-Stokes equation is developed, and verified by numerical simulation of six degrees of freedom motion trajectory of space shuttle shedding debris. The static roll aerodynamic characteristics and free roll motion characteristics of square cross section aircraft with complex vortex and lateral aerodynamic characteristics in the leeward region are numerically simulated at different angles of attack. And the effects of different lifting rates on the rolling motion characteristics. The results show that the critical angle of attack is about 13 擄in static state. When the angle of attack is less than the critical angle of attack, the rolling direction is static and unstable, which induces the fast rolling motion, and when the angle of attack is greater than the critical angle of attack, the rolling direction is statically stable. Its rolling motion is convergent. However, the shape of roll motion is also related to the pulling rate, even if the angle of attack is larger than the critical angle of attack, if the lifting rate is slow, the rapid rolling motion may occur.
【作者單位】： 中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心計(jì)算空氣動(dòng)力研究所;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(11372341,11532016)~~
【分類號】：V211.3

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本文編號：2246127