結(jié)冰是威脅民機飛行安全、影響飛行性能的主要因素之一。本文針對大型民機的結(jié)冰問題,進行深入系統(tǒng)的計算和試驗研究。主要包括飛機結(jié)冰的氣動特性研究、臨界冰形的確定及風(fēng)洞試驗驗證、混合翼設(shè)計及風(fēng)洞試驗驗證、模擬冰條加工改裝和試飛研究。對給定的單段、多段翼型帶不同冰形情況進行CFD數(shù)值模擬,并與試驗結(jié)果進行了對比,計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合。得到不同冰形對給定翼型的氣動力特性影響規(guī)律,為臨界冰形的判斷打下了基礎(chǔ)。發(fā)展了一種大型民機臨界冰形的確定方法。針對影響飛機結(jié)冰冰形的各類參數(shù),利用數(shù)值模擬和冰風(fēng)洞試驗相結(jié)合的手段進行敏感性分析,得到嚴(yán)重結(jié)冰的條件,結(jié)合嚴(yán)重結(jié)冰條件下的結(jié)冰冰形,根據(jù)臨界冰形的判斷、分析原則得到機翼和平尾上的臨界冰形。根據(jù)相似準(zhǔn)則,計算得到模型的臨界冰形,并進行風(fēng)洞試驗。計算的臨界冰形和實驗的冰形一致,驗證了本文發(fā)展的確定臨界冰形的方法的正確性。對于帶系統(tǒng)的冰風(fēng)洞試驗,提出了一種混合翼設(shè)計方法,用于民機機翼結(jié)冰風(fēng)洞試驗。采用Navier-Stokes(N-S)方程計算翼面壓力分布,以混合翼與原始翼型的前緣附近壓力分布盡可能一致為目標(biāo),提出了一種簡易影響系數(shù)及控制點線性插值的方法,在保證前緣附近與原始翼型相同的基礎(chǔ)上混合翼的設(shè)計弦長縮短40%。在同一迎角下設(shè)計得到的混合翼能與原始翼型具有相同的前緣附近壓力分布,從而保證兩者具有相同的水滴撞擊特性及結(jié)冰情況。設(shè)計理論和設(shè)計結(jié)果為開展相關(guān)民機型號的結(jié)冰風(fēng)洞試驗打下基礎(chǔ)。對飛機雷達(dá)罩、前緣縫翼、翼稍小翼、垂尾、平尾及發(fā)動機吊掛6個部位的冰條進行模型及試飛改裝方案設(shè)計。包括試飛用冰條模型結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作、性能試驗及現(xiàn)場安裝、拆除等工作。采用玻璃鋼夾芯結(jié)構(gòu)滿足模擬冰條重量輕、具有一定的剛、強度的要求;模擬冰條夾芯由三維數(shù)控機床加工,滿足夾芯尺寸精度的要求。采用手糊工藝制作模擬冰條夾芯結(jié)構(gòu)的內(nèi)外面板,成型工藝簡單,質(zhì)量穩(wěn)定;各項試驗表明,模擬冰條與蒙皮的粘結(jié)強度很高,可判定在飛行過程中冰條不會脫落;采用直接在現(xiàn)場安裝制作模擬冰條的方法可行。使用環(huán)氧樹脂進行膠結(jié)易于剝離、拆卸,可保證飛機表面質(zhì)量。本文通過參數(shù)敏感性分析研究了影響冰形的氣象參數(shù)和飛機飛行參數(shù)組合情況下對臨界冰形的影響,經(jīng)過適航條款分析和二維結(jié)冰后氣動特性分析,結(jié)合數(shù)值計算和冰風(fēng)洞試驗研究,確定了關(guān)鍵技術(shù),并定義了飛機臨界冰形。通過模擬冰形試飛和自然結(jié)冰試飛,證明了適航條款符合性,驗證了本文研究的結(jié)冰關(guān)鍵技術(shù)解決方法。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：V321.229
【部分圖文】：

穩(wěn)品質(zhì)影響較大，因此，下表面冰角的高度越大，就越臨形參數(shù)相同的情況下，結(jié)冰厚度越大，冰形越臨界[149]。判斷得到的臨界冰形，通過帶模擬冰形的風(fēng)洞試驗，得出析后進行確認(rèn)。參數(shù)敏感性分析情況的參數(shù)有以下兩類因素：條件包括：環(huán)境溫度、空氣液態(tài)水含量、平均液滴直徑；機重心、飛行速度、飛行高度、飛行攻角和飛行時間[25]。證的過程中，需要按照適航條款的要求，結(jié)合飛機的飛行和飛行條件。條件的約束于大氣條件的約束是通過《中國民用航空規(guī)章第 25 部運輸5-R4）中的附錄 C 給出的，參見圖 3.2～3.4。

附錄C中，結(jié)冰溫度包線

圖 3. 4 由于水平距離造成 LWC 變化的因子行參數(shù)大氣條件下，不同的飛行狀態(tài)下，結(jié)冰冰形的特征參數(shù)是不件，分析不同飛行階段的重量、重心下的飛行速度、飛行攻輕重量、后重心的條件下，結(jié)冰冰形對飛機操穩(wěn)性能的影響的后重心計算得到飛機不同階段的飛行速度、攻角等參數(shù)，進行參數(shù)敏感性分析。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2840844