大攻角多分量强迫振动实验技术

北京大学低速风洞新研制的大攻角强迫振动实验设备可迫使模型绕其体轴做单自由度俯仰、偏航、或滚转振动,由六分量应变天平感受气动反作用力和力矩,测量仪器按相关滤波原理将它们分解为同相分量和正交分量。仪器具有很高的分辨度和精度,能测出组合形式的全部18个同相导数和18个正交导数。该设备具有很大的攻角范围和侧滑角范围,并具有足够大的振动频率和振幅范围,实验风速可从20米/秒至50米/秒。强迫振动风洞实验的全过程都在微机控制下自动、实时地完成。通过某教练机的强迫振动实验和不同方法的对比实验表明,该设备能较好地测量出组合形式的全部阻尼导数、交叉导数和交叉耦合导数。     

飞行器大攻角升沉平移

为了测量由升沉和平移加速度(和)产生的导数,进而将组合动导数分开,来改善飞机飞行特性的预测效果,中国空气动力研究与发展中心低速所开展了大攻角升沉平移加速度导数测量技术研究工作.采用刚性强迫振动法,研制了试验装置,测量了由升沉平移加速度产生的动导数和"静导数".给出了升沉振动试验在振幅为60mm,频率为1.0Hz、1.5Hz,α=0～45°,Re=0.76×106情况下的典型试验结果.小攻角情况下,Cm为负值,是动稳定的,且随攻角变化不大,而在大攻角情况下,由于非定常气动力的作用,Cm变化剧烈而且出现动不稳定.从典型试验结果看,该技术是成功的,所获数据是合理可靠的.     

飞行器大攻角升沉平移加速度导数测量技术

为了测量由升沉和平移加速度 ( α和 β)产生的导数 ,进而将组合动导数分开 ,来改善飞机飞行特性的预测效果 ,中国空气动力研究与发展中心低速所开展了大攻角升沉平移加速度导数测量技术研究工作。采用刚性强迫振动法 ,研制了试验装置 ,测量了由升沉平移加速度产生的动导数和“静导数”。给出了升沉振动试验在振幅为60mm ,频率为 1 .0Hz、1 .5Hz,α =0～ 45°,Re=0 .76× 1 0 6 情况下的典型试验结果。小攻角情况下 ,Cm α为负值 ,是动稳定的 ,且随攻角变化不大 ,而在大攻角情况下 ,由于非定常气动力的作用 ,Cm α变化剧烈而且出现动不稳定。从典型试验结果看 ,该技术是成功的 ,所获数据是合理可靠的。     

强迫振动法提取桥梁气动导数研究

利用节段模型的自由振动法来提取气动导数，这种方法其装置简单、易于实现，但在试验中结果并不完美。原因之一是模型可能会受到涡的影响，并且在高风速时，信号受干扰严重，信噪比较低。另外激振方式的不同也会造成重复性差。强迫振动法一直被认为是提取气动导数最精确的方法，但由于装置较为复杂，研究和实施此法者目前较少。笔者给出了针对两种桥梁断面进行的一次强迫振动法实验检验，表明效果好。     

飞行器纵向阻尼动导数直接测量实验研究

介绍了新研制的“FL-8风洞大幅升沉和俯仰耦合振荡实验系统”及采用该系统产生纯俯仰运动测量飞行器纵向阻尼动导数的试验技术，给出了部分试验结果。实验结果表明，阻尼导数和时差导数在中、大迎角时存在明显的非线性耦合，采用纯俯仰运动直接测量的阻尼导数在整个迎角范围内都是合理的。     

具有很小上反角的三角形机翼在超音速及零攻角时由于侧滑的气动力导数

本文利用了锥型洗理论的一股方法,导出了有很小上反角的三角形机翼,在超音速及零攻角侧滑时,上反角所引起的浪转力矩,偏航力矩及侧力的计算公式: 本文假设上反角ψ与侧滑角β均很小。所以边界条件可以大大简化,然后利用锥型流理论来计算载荷分布,从而得到气动力导数。 本文还将这些气动力导数绘成图线,以供气动力原始数据计算时用。     

动态失速风洞实验数据处理中的频谱分析与数字滤波

动态失速风洞实验是一种非定常实验，其测量所得数据属于随机数据范畴。由于强迫振动频率范围较大，要从中获得有效的实验结果，除了做固定截止频率的模拟滤波外，还必须对其进行数字滤波处理。数据的频谱分析结果表明只须对天平测量信号做数字滤波处理；滤波原则是仅需滤掉天平、支架、模型系统的固有振动频率分量，同时尽可能多地保留实验强迫振动的各阶谐振信号。     

某改型飞机时差动导数对尾旋时间历程估算的影响

提供了利用欧拉方法计算的某改型飞机尾旋时间历程结果,文中比较了使用和没使用洗流时差动导数数据对计算结果的影响,说明洗流时差动导数数据在这种模拟计算中是非常重要的,它使计算结果更合理。     

非定常超音速侧滑机翼的气动力系数及动导数的数值计算

本文根据解超音速机翼反对称问题的点源分布法概念,在机翼平面上分布非定常超音速点源,并用特征线网格法进行离散数值解。本文在一般特征线网格法基础上发展了对具有侧滑角的任意平面形状非定常超音速机翼的数值解。按本文给出的具有侧滑角的非定常运动机翼的振型可计算出机翼作沉浮、俯仰、滚转诣振时的升力、力矩系数以及动导数(包括交叉导数)等。作为本文结果的特殊情况,即侧滑角等于零的正置机翼,按本文用非定常理论数值解对典型机翼计算出的动导数与传统的按准定常理论计算动导数的解析公式进行了比较和签定。结果表明本文的方法是令人满意的。     

短钝外形飞行器自由振动动导数试验技术

为研究短钝外形飞行器的动稳定特性,基于自由振动动导数试验方法在1.2 m量级亚跨超声速风洞中建立了动导数测量试验技术。通过新设计的弹性铰链和轴承铰链解决了短钝外形飞行器弹性支撑和低频振动模拟问题。利用新建立的试验装置研究了马赫数、迎角、减缩频率对动稳定特性的影响。在短钝外形飞行器气动力特点下,新设计的弹性铰链能够满足模型支撑和振动需要,轴承铰链的支撑方式可以在风洞中模拟接近实际减缩频率的振动。在亚跨超声速风洞中完成了某短钝外形飞行器俯仰动导数的测量,获取了俯仰动不稳定状态点,为此类飞行器的动稳定特性研究提供了试验基础。     

乘波布局高焓激波风洞测热试验研究

以钝化锥导乘波体为研究对象，开展了高焓激波风洞测热试验以及高温化学非平衡气动加热数值验证，对乘波布局滑翔飞行器前缘线和下壁面热流分布特征进行了研究。结果表明:乘波布局飞行器表面热流主要集中于头部驻点及其附近的前缘小范围区域内；在0°~6°的迎角范围内，迎角的改变基本不会对前缘线热流产生太大影响，但会导致下壁面热流明显增加；而侧滑角即使在0°~4°的范围内变化，也将导致前缘线迎风一侧热流明显增加。     

大迎角试验数据精度及影响因素分析

着重分析了粗糙带、偏航角β、模型抖动以及滤波频率、采样时间和样本长度等因素对于大迎角试验数据精度的影响.结果认为:常规试验采用的滤波频率会导致关键气动信息的丢失,滤波频率的选取尤为重要;弯刀系统的横向刚度是影响大迎角数据精度的一个重要因素,试验中如何降低其横向刚度的影响是一难点.     

一种可利用部分冲压的直升机进气道流场特性实验研究(英文)

针对可利用部分冲压、带前输出轴直升机进气道结构特点 ,实验研究了在侧滑角从 0～ 1 35°状态下的直升机进气道流场特性 ,分析了沿程静压分布、进气道出口截面流场畸变指数、总压恢复系数等进气道性能参数。研究表明 ,该类进气道在各种侧滑状态下总压恢复系数较高。当侧滑角大于 90°时总压恢复系数随着来流速度的增加而减小 ;进气道内气流分离的区域和出口截面流场畸变指数与侧滑角和来流速度的大小有关。其中在侧滑角小于 90°时 ,进气道出口截面流场品质较好。当侧滑角大于90°时 ,随着来流速度或侧滑角的增加出口流场迅速恶化     

战斗机模型大迎角风洞实验的雷诺数影响实验研究

介绍了两个战斗机模型大迎角风洞实验雷诺数对实验数据的影响，分析了造成这种影响的原因以及为获得能反映高雷诺数流动特点的稳定气动数据所采用的实验模拟技术，重点描述了雷诺数对大迎角俯仰力矩、零侧滑偏航力矩和滚转力矩的影响，探讨了零侧滑偏航力矩（Ｃｎ０）对不同的模型头部构型随侧滑角变化的迁移情况。对于大迎角飞行的歼击机，雷诺数的影响不只在风洞实验中存在，在飞机试飞过程中也存在，地面模拟设备应最大限度地提高模拟能力，准确预测雷诺数的影响，给出稳定可靠的实验数据。     

低雷达散射截面机身的气动特性研究

本文通过对三个具有低雷达散射截面(RCS)隐身特性的“板块”多边形截面机身模型及通常的圆截面机身模型进行的低速气动特性的研究,包括迎角直到50°的低速风洞测力试验、水洞流谱试验及初步的工程估算结果与实验结果的比较,发现多边形截面机身不但具有良好的隐身特性,而且其气动特性也并不比圆截面机身差,其升力特性及最大升阻比大大优于圆截面机身;同时,在大迎角零侧滑条件下,能产生稳定的侧力,其值大于圆截面机身的侧力,发生迎角小于圆截面机身的发生迎角。多边形截面机身的气动力计算方法目前尚不成熟。本文建议在小展弦比机翼的计算方法基础上,按相应截面的外形特征给出修正方法,其计算结果接近实验结果。     

静不稳定倾斜转弯导弹飞控系统的设计与分析

本文给出了烦斜转弯(BTT)导弹简化的数学模型,研究了BTT导弹大攻角,强耦合和非线性的特点,分析了航向静不稳定弹体的气动特性,应用经典控制理论,提出了这类导弹飞控系统的设计方法和设计目标。在设计初期,暂不考虑交叉耦合作用,三通道独立设计,同时通过侧滑角反馈使航向静稳定。本文通过协调控制技术减小三通道的交叉耦合作用,提出了三种协调控制方法。最后,本文以某型BTT-90导弹为对象,给出了整个飞控系统的设计过程,进行了非线性数字仿真。仿真结果表明,设计达到了预期的目标。     

载人飞船返回舱的动稳定性

载人飞船返回舱动稳定性的地面模拟试验方法有强迫振动法、有限自由振动法、自由翻滚法和模型自由飞试验法。试验结果表明，在配平攻角区阿波罗返回舱除马赫数Ｍ＜０．７以外，一般都具有俯仰正阻尼特性。双子星座返回舱在配平攻角区，当Ｍ＜２．５时存在俯仰负阻尼特性。钝头气流分离效应、后体气流再附效应、船尾近尾流效应和动态时滞效应等对静、动稳定性都有相反效应。这些效应会使返回舱的静稳定性增加，而使动稳定性降低。角振幅增大会使返回舱的平均俯仰阻尼增加，马赫数增大使俯仰阻尼降低。     

基于风洞试验的非定常气动力微分方程建模方法

为准确描述大攻角非定常运动中非定常气动力的气动特性,研究了以微分方程为基础的非定常气动建模方法。在某战斗机大振幅偏航、滚转单自由度及偏航-滚转耦合运动风洞试验的基础上,对偏航力矩、滚转力矩建立微分方程模型,分析研究不同频率、同一侧滑角情况下,气动力的迟滞时间;然后对高频运动下的气动力进行拟合,进而建立高频运动下的气动力微分方程模型。研究表明:模型可精确预测不同机动下非定常气动特性;建模方法具有较强的工程可行性。