【摘要】：無垂尾飛行器沒有各部件的干擾阻力,氣動效率高,隱身性能好,是一種高效的氣動布局形式,但由于沒有垂尾,其穩(wěn)定性受到了一定程度的影響�，F(xiàn)代作戰(zhàn)飛行器對機(jī)動性提出了越來越高的要求,這就使機(jī)動性與靜穩(wěn)定性之間的矛盾非常突出。因此討論飛機(jī)的靜穩(wěn)定性具有非常重要的意義。本文針對亞聲速飛翼布局飛行器與高超聲速升力體進(jìn)行了橫航向穩(wěn)定性優(yōu)化研究。主要內(nèi)容包括:針對亞聲速飛翼布局飛行器,通過添加展向三個(gè)翼段的上反角,拓展了傳統(tǒng)無尾飛翼布局橫航向穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的空間,并構(gòu)建一套基于渦格法(VLM)方法的橫航向穩(wěn)定性參數(shù)高效求解工具,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定性分析的自動求解流程,證明了無尾飛翼布局飛機(jī)在大范圍的設(shè)計(jì)空間內(nèi)可以通過改變上下反角得到滿足橫航向穩(wěn)定品質(zhì)的方案�；诿嬖ň帉懜叱曀亠w行器氣動估算程序,并針對鈍錐等外形進(jìn)行初步氣動估算,所得結(jié)果與CFD計(jì)算結(jié)果吻合較好。使用氣動估算程序進(jìn)行初步計(jì)算可以縮小樣本空間,提高優(yōu)化效率。確定樣本空間之后進(jìn)行氣動布局優(yōu)化,將高超聲速飛行器橫航向穩(wěn)定性判據(jù)作為限制條件并進(jìn)行CFD精細(xì)化計(jì)算氣動參數(shù),優(yōu)化后的外形升阻比相比初始外形提升了 5.58%。將優(yōu)化后的方案與引入橫航向穩(wěn)定性判據(jù)前的優(yōu)化相比較可以發(fā)現(xiàn)新的優(yōu)化方案排除了原有的下反布局的方案。進(jìn)一步說明本文的優(yōu)化方案不但可以在保證流場品質(zhì)的前提下實(shí)現(xiàn)滿足最大升阻比的高超聲速飛行器優(yōu)化,而且優(yōu)化后的方案更加符合橫航向穩(wěn)定性要求。
【圖文】：

圖１．１高超聲速發(fā)展大事記逡逑然而，高超聲速飛行器發(fā)展并不是一帆風(fēng)順，２１世紀(jì)以來，人們經(jīng)歷了多次飛行試驗(yàn)逡逑的失敗，２００１年美國宇航局的Ｘ４３Ａ測試宣告失敗，此外還包括ＨＴＶ－２Ｃ圖１．２）［９］的兩逡逑敗、美國Ｘ－５１Ａ邋（圖１．３）和俄羅斯Ｙｕ－７１的三敗，其中美國國防預(yù)先研究院對“ＨＴＶ－２”進(jìn)逡逑行的兩次試飛均因?yàn)闄M航向動態(tài)失穩(wěn)而墜毀［１（）］，這些都充分表明人們對于高超聲速飛行器逡逑橫航向穩(wěn)定性問題的認(rèn)識上還存在很多不足甚至是錯誤，仍需要進(jìn)一步的探索。逡逑高超聲速飛行器領(lǐng)域的研究道理越是充滿荊棘，就越證明其未知與研究價(jià)值并存。高逡逑超聲速飛行器涉及的領(lǐng)域廣泛，包括氣動力、熱、控制等專業(yè)和技術(shù)，，需要采用多學(xué)科優(yōu)逡逑化設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確并且快速的數(shù)值計(jì)算方法，才能實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升氣動性能，而現(xiàn)階逡逑段，無論是優(yōu)化設(shè)計(jì)方法還是數(shù)值計(jì)算方法均存在效率與精度上的不足，針對這些問題

函數(shù)通過庫塔－茹科夫斯基后緣條件來確定。但是為了尋求滿足條件的源函數(shù)和渦函逡逑數(shù)，還依賴于計(jì)算能力的大力發(fā)展。逡逑面元法的求解流程知圖２．１，逡逑，枵飛行器的表？劃邐．確定奇點(diǎn)的強(qiáng)度分逡逑分為－定數(shù)邋Ｓ邋的網(wǎng)逡逑上分布待崹度■：邐行器灥逡逑待定位]的奇點(diǎn)逡逑圖２．１面元法求解流程逡逑面元可看作是由無限段連續(xù)分布的單位源強(qiáng)度為ｑ的線源構(gòu)成，則長為ｄｓ的微元上逡逑面元強(qiáng)度為ｑｄｓ，其在流場中任意點(diǎn)Ｐ處的誘導(dǎo)速度為逡逑辦寺邐（２．４１）逡逑２兀ｒ逡逑ｒ?yàn)槲⒃c任意點(diǎn)Ｐ之間的距離，ｄｓ微段面元在點(diǎn)Ｐ處的擾動速度位可表示為：逡逑ｄ（ｊ）邋＝邋－＾＾Ｉｎ邋ｒ邐（２．４２）逡逑２ｋ逡逑從ａ到ｂ將其積分可以得到擾動速度位為逡逑ｃｊ＞邋＝邋＼ｂａ＾－＼ｎｒｄｓ邐（２．４３）逡逑Ｊ邋２ｋ逡逑由于點(diǎn)源強(qiáng)度即為穿過點(diǎn)源周圍的體積流量，所以總源強(qiáng)可以表示為逡逑Ｑ邋＝邋＼ｈａｑｄｓ邐（２．４４）逡逑與面元類似，可將面渦看作無限根單位強(qiáng)度為／的渦絲連續(xù)分布組成的，則長為ｄｓ的逡逑微元上面元強(qiáng)度為／ｄｓ，其在流場中任意點(diǎn)Ｐ處的誘導(dǎo)速度為逡逑ｄｖ邋＝邋－＾－邐（２．４５）逡逑２ｎｒ逡逑ｒ?yàn)槲⒃c任意點(diǎn)Ｐ之間的距離
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V221.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2627071