【摘要】：由于現(xiàn)代高性能戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)于機(jī)動(dòng)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(huì)面臨大迎角動(dòng)態(tài)失速問(wèn)題。鑒于動(dòng)態(tài)失速的復(fù)雜性,暫時(shí)還無(wú)法使用純理論方法對(duì)其進(jìn)行有效研究,目前工程中常采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ�。ONERA作為一種具有代表性的動(dòng)態(tài)失速模型可對(duì)翼型在動(dòng)態(tài)失速下的氣動(dòng)特性進(jìn)行模擬,但對(duì)于深失速狀態(tài)下氣動(dòng)特性曲線的多級(jí)峰值無(wú)法進(jìn)行有效捕捉。同時(shí)經(jīng)典ONERA模型的應(yīng)用也局限于固定形狀翼型,無(wú)法滿足對(duì)于帶控制面可變翼型的研究需求。本文主要對(duì)ONERA動(dòng)態(tài)失速模型的使用范圍以及在深失速下的計(jì)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(dòng)載荷理論,并結(jié)合動(dòng)態(tài)入流模型加入尾跡的影響。同時(shí)基于大幅振蕩數(shù)據(jù),利用遺傳算法辨識(shí)得到改良的環(huán)量形式ONERA方程,以此來(lái)計(jì)算動(dòng)態(tài)失速引起的附加載荷,建立適用于可變翼型的動(dòng)態(tài)失速模型。此外,為了獲取作為ONERA模型驅(qū)動(dòng)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(guò)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(kù)。對(duì)于深失速等具有明顯多級(jí)失速現(xiàn)象的情況,在已建立的模型中再加入一個(gè)由脈沖驅(qū)動(dòng)的二級(jí)失速環(huán)量方程來(lái)模擬二級(jí)失速渦引起的升力波動(dòng),使模型具備了對(duì)于多級(jí)升力峰值的捕捉能力。最后將各部分整合為一個(gè)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(jí)動(dòng)態(tài)失速的時(shí)域非定常氣動(dòng)力模型。并分別在固定形狀翼型和可變翼型下驗(yàn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V211
【圖文】：

高度非線性的非定常流動(dòng)現(xiàn)象。由于翼型周圍發(fā)生非定常流動(dòng)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(chǎng)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(dòng)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(dòng)形式的不同而不同。相比于靜態(tài)失速，發(fā)生動(dòng)態(tài)失速的最大攻角會(huì)表現(xiàn)出明顯的非線性遲滯。動(dòng)態(tài)失速一旦發(fā)生，效果更嚴(yán)重且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，氣動(dòng)力系數(shù)可以極大地偏離靜態(tài)值。所以進(jìn)行簡(jiǎn)單的靜態(tài)失速研究已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足動(dòng)態(tài)失速問(wèn)題的研究需求。在國(guó)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(huì)急速下降，甚至出現(xiàn)墜機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。而隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境不斷變化，高性能戰(zhàn)斗機(jī)必須擁有較高的瞬時(shí)機(jī)動(dòng)能力，于是“過(guò)失速機(jī)動(dòng)”[1][2]的概念應(yīng)運(yùn)而生。具有過(guò)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(dòng)發(fā)生偏離發(fā)散、進(jìn)入尾旋，同時(shí)飛機(jī)還可以利用過(guò)失速機(jī)動(dòng)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(dòng)”便是一個(gè)典型的過(guò)失速機(jī)動(dòng)動(dòng)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(dòng)力模型一直是高性能飛機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)研制的一個(gè)核心問(wèn)題。從飛行安全的角度來(lái)說(shuō)，飛行可靠性也是戰(zhàn)斗機(jī)研制過(guò)程中的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)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(jì)者和駕駛員對(duì)于飛機(jī)非定常氣動(dòng)特性的認(rèn)識(shí)不足。因此，更加深入的研究分析飛機(jī)的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)特性對(duì)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(lái)，高空長(zhǎng)航時(shí)（HighAltitude Long Endurance）固定翼飛機(jī)的優(yōu)秀性能越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注。高空長(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)間的復(fù)雜任務(wù)，如大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、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(guó)的“捕食者”和“全球鷹”無(wú)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(zhǎng)度質(zhì)量可小于1.0kg m）、柔性大（靜變形可達(dá) 25%展長(zhǎng)）�；诖笳瓜冶葯C(jī)翼的以上特點(diǎn)，在進(jìn)行巡航時(shí)，由于氣動(dòng)載荷的作用，機(jī)翼的某些截面會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，局部截面攻角有時(shí)會(huì)超過(guò)失速攻角。在這種情況下就要求在計(jì)算中必須使用適用于大攻角狀態(tài)的非定常氣動(dòng)力模型。

【相似文獻(xiàn)】

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1 ;法國(guó)ONERA與中國(guó)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(dòng)機(jī)在歐洲的發(fā)展——第二部分:ONERA研究的固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)[J];外國(guó)海軍導(dǎo)彈科技動(dòng)態(tài);1977年10期

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1 夏潤(rùn)澤;基于ONERA氣動(dòng)力的多級(jí)動(dòng)態(tài)失速模型研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2729205