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一种高升阻比非常规翼身融合燕尾气动布局
刘柳, 向先宏, 张宇飞, 陈海昕, 魏闯, 朱剑, 杨普
航空学报    2024, 45 (6): 629630-629630.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2023.29630
摘要   (95 HTML11 PDF(pc) (6650KB)(134)  

未来高性能先进飞行器研发不仅对升阻比、最大升力系数等气动性能大幅提升提出了迫切需求,还面临更为严苛的总体/结构/隐身/飞控等各专业设计约束和要求。从飞行器平台总体顶层设计角度和工程应用背景出发,基于大有效容积隐身机身和高升力大展弦比隐身自然层流机翼,结合同时对机身/机翼、后体/燕尾进行几何和气动高效一体化融合等设计思想,开展了一种高升阻比非常规翼身融合燕尾气动布局设计优化与性能测试研究。CFD计算和风洞试验结果表明设计方案在马赫数0.194、雷诺数5.2×105工况下最大升阻比约31.2,气动性能较为优异,同时基本纵向/横航向气动特性以及燕尾舵效等可满足飞控需求;红外转捩测量试验结果显示其自由转捩位置与层流翼型/机翼气动计算结果符合较好;表面流动分离丝线试验结果显示燕尾受到机翼下洗影响较为显著,后续可进一步开展深入研究。


优化变量变量数目取值范围
扭转角1[-2°,2°]
上表面CST参数7[0,0.9]
下表面CST参数7[-0.4,0.2]
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表1 截面优化变量取值范围
正文中引用本图/表的段落
优化机翼气动外形,包括机翼的扭转角和翼型,具体包括3个截面的扭转角及厚度,以及3个截面上、下表面各7个CST(Class/Shape function Transformation)参数,共48个优化变量。3个优化截面位置如图5所示,z表示展向的截面位置。相对位置弦长分别为1.4、0.6和0.6 m。翼尖弦长为0.3 m。翼根至翼尖厚度呈线性分布,翼根厚度为15%,翼尖厚度为13%,前缘后掠角为5°。3个截面优化变量的取值范围如表1所示。
2) 基本纵向和横航向气动特性风洞试验测试结果表明其升力系数线性段升力系数达到1.2以上,对应俯仰力矩拐点上扬起始点位置;随着侧滑角增加,侧向力和偏航力矩系数逐渐减小(负值),滚转力矩系数逐渐增加,横向静稳定,航向为弱静不稳定,与气动设计理论相符;同时,随着燕尾舵下偏角增加,低头力矩增加,且当舵偏角超过20°时升阻比损失加大,符合后缘舵的一般规律。此外,舵偏角在20°以内的舵效线性度良好,当舵偏角超过20°时,舵效降低;整体而言,该气动布局基本气动特性和舵效操控力矩可满足飞控需求。
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