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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。



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图 21 V=67 m/s时不同迎角下机翼表面流线计算和丝线试验对比结果
正文中引用本图/表的段落
数值计算主要采用航空工业空气动力研究院研发的OVERSET数值计算平台[20],主控方程为雷诺平均Navier-Stokes方程,计算湍流模型为SST(Shear Stress Transport)二方程模型,转捩预测采用e N 方法,同时进行流向T-S波不稳定性和横流C-F波稳定性分析。采用有限体积法,空间离散格式为二阶迎风Roe格式,时间推进方式采用LU-SGS(Low Upper Symmetric Gauss Seidel)隐式时间推进算法,同时采用2阶V循环多重网格技术加速收敛。计算网格采用全结构化网格,前后远场距离为机身长度的50倍,第1层网格高度为机翼平均气动弦长的2×10-6倍,y+<1.0,半模网格量在1 700万量级,图1为全机和翼梢表面网格示意图。本文数值计算方法与网格生成策略经过大量算例验证,具有较高的可信度[21]。
图21为风速67 m/s时(马赫数0.194、雷诺数5.2×105)不同迎角下机翼表面流线计算和丝线试验对比结果,可见在小迎角下机翼后缘存在小分离流动,随迎角增加机翼后缘分离越来越大,并且在机翼翼根后缘即机翼和机身融合处出现分离涡,其随迎角增加同样逐渐增大。
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