基于合成双射流的襟翼舵效增强技术研究

飞机在起降和大机动过程中,襟翼偏角过大会导致襟翼上方出现流动分离,从而使舵面效率降低甚至失效。为有效解决舵效问题,提出了一种基于合成双射流的襟翼舵效增强技术,针对无缝襟翼,探究了合成双射流不同控制参数对升力、舵效的影响规律。研究结果表明：合成双射流能在襟翼表面形成周期性涡结构,增强边界层底部低速流体与主流的动量交换,提高边界层抗逆压梯度的能力;襟翼处合成双射流可有效提高升力、增强舵效;当合成双射流无量纲驱动频率为3.89、动量系数为3.01×10–3时,舵效增强效果最好。此外,还设计、制作了合成双射流激励器与机翼一体化模型,并开展了飞行试验,可实现的滚转角速度达15.69 (°)/s,验证了合成双射流增强舵效的可行性和有效性。     

警惕飞行员失能

世界各航空公司的调查表明,因精神遭受突然刺激、疾病(结石病、心脏病、脑溢血等)突发、食物中毒或过度疲劳,飞行员失能的事件屡见不鲜.此类事件比飞机出现紧急状态的频率更高,且危险性更大.任何年龄段、任何飞行阶段都有可能发生飞行员失能.二人制机组飞行时,如果其中一名飞行员失能,另一名飞行员心理压力的沉重、所处环境的险峻、工作负荷的剧增是可想而知的.在起飞、着陆过程中,若操纵飞机的飞行员出现失能,而另一飞行员没有正确判明原因,未能及时上手操纵,飞机处于失控状态,其后果更是不堪设想.     

直升机低速回避区计算分析

在可实现安全自转着陆的条件下,基于最小化回避区面积的思想分析预测了直升机低速高度——速度曲线。将直升机自转着陆表示成非线性最优控制问题,其状态方程使用发动机失效后增广的纵向三维刚体飞行动力学模型。采用直接转换和非线性规划的方法求解非线性最优控制问题。以UH-60直升机为例,计算了考虑1s操纵延迟的单发失效的低速高度-速度曲线,并给出了高悬停点、拐点和低悬停点的最优自转着陆过程,发现这些最优着陆过程与驾驶员的实际操纵程序一致。     

双合成射流前体非对称涡控制技术及模型自由飞实验验证

为推进前体非对称涡流动控制方法在飞行器大迎角飞行控制方面的应用,提出并发展了一种基于双合成射流的前体非对称涡控制技术。研发了一套机载型双合成射流控制装置及模型自由飞验证机,通过风洞半自由飞及模型自由飞实验,验证了利用前体非对称涡控制技术实现尾旋改出和大迎角姿态控制的可行性;同时,依靠飞行测控系统和机载压力测量系统,实现飞行器姿态及前体表面压力的同步测量,可对前体非对称涡控制效能进行有效评估。风洞半自由飞实验结果表明：在60°迎角下,双合成射流可有效控制前体非对称涡相对位置,产生偏航力矩,实现大迎角航向操纵。在模型自由飞实验中,该技术可在常规方向舵失效的迎角下实现尾旋改出,可控尾旋角速度达到173 （°）/s;依靠该技术,验证机可在大迎角飞行时进行快速偏航操控,由控制输入到偏航角速度改变的时滞小于0.5 s。     

初教机无功率迫降最佳下滑速度的确定

空中假设迫降是初教机训练过程中一个非常重要的训练科目 ,在这几年的ＴＢ飞机教学过程中 ,笔者发现很多学员在确定空中假设迫降最佳下滑速度时存在着认识上的问题。空中假设迫降时 ,应该控制飞机姿态 ,以有利速度下滑。这样滑翔距离最大 ,选择理想的迫降场地的范围也最大。ＴＢ2 0 0飞机手册中规定在标准大气条件下和最大重量时的有利下滑速度是 86ｋｎ ,很多学员误认为ＴＢ2 0 0飞机空中无功率下滑的有利速度为86ｋｎ ,每次做无功率迫降训练时都用 86ｋｎ的速度下滑。出现这种错误认识的原因是忽略了 86ｋｎ的条件 ,既标准大气条件和最大…     

是发动机功率不足吗

1999年 6月 ,洛阳分院ＴＢ2 0 0飞机 880 2号在做飞行短停检查时 ,飞行员反映该机“发动机不足 ,飞得慢”。机务人员随即进行了地面试车 ,检查发动机所有工作指示数据均在正常范围内。因当时天气较热 ,机务人员怀疑是受气候的影响 ,温度高 ,气压低 ,造成发动机进气充填量小所致 ,故在检查无其他异常现象后 ,880 2号机继续参加了飞行。次日 ,另外一名飞行员在飞880 2号机时反映“最大功率时爬升慢 ,平飞时油门要在最前位 ,才能达到与其他飞机同样的速度”。在这种情况下 ,该机被暂停飞行 ,做停场检查。通过对发动机操纵系统和点火系统的检查…     

西门诺尔 PA-44飞机单发飞行特点及处置方法

操纵双发飞机与单发飞机最大的区别在于 :当一台发动机失效后 ,飞行员如何正确处置。本文阐述了西门诺尔PA - 44型飞机单发飞行时的特点及处置方法。     

运输飞机非常态俯仰振荡分析

对某运输飞机在大襟翼偏度下的非常态俯仰振荡原因进行了分析。研究结果表明,该运输飞机在大襟翼偏度下飞行时因平尾受机翼的强下洗作用导致平尾下翼面发生局部分离,该分离未达到失速分离,从而引起飞机非常态的俯仰振荡。分离的主要原因是机身与平尾融合处抗流场逆压梯度能力下降,导致在大襟翼偏度飞行时出现局部分离,使得飞机出现纵向非常态俯仰振荡。该结论在风洞试验及该运输飞机试飞中得到验证。     

单调节油门的飞控系统研究

对单调节油门的飞行控制系统进行了分析与研究，在论述了单调节油门的飞控系统的基本控制原理之后，以Ｂ－７２０收音机为研究背影对其数学模型进行了分析，文中彩模态加权的ＬＱＲ方法设计了可有效提高飞机稳定性的增强系统；研究了单调节油门的飞控系统地飞机速度进行控制的原理；在增强系统基础上设计了与仪表着陆系统相耦合的自动着陆系统。通过大量的分析与仿真表明，有杉现代控制理论进行单调节油门控制系统的设计是可行的。     

考虑驾驶员反应特性的倾转旋翼机单发失效轨迹优化

为了能在倾转旋翼机单发失效轨迹优化的研究中考虑到驾驶员的反应特性,建立相应的增广飞行动力学模型并进行计算分析。首先,以倾转旋翼机基本纵向刚体飞行动力学模型为基础,建立旋翼拉力系数、旋翼后倒角与操纵杆量之间的关系,并引入延迟环节、惯性环节和操纵速率限制来模拟驾驶员的反应特性,形成适用于倾转旋翼机单发失效轨迹数值优化研究的增广飞行动力学模型。然后,采用直接转换法将轨迹优化对应的最优控制问题转化为非线性规划问题进行求解。最后,以XV-15倾转旋翼机为样机,计算短距起飞单发失效后的最优着陆过程,并与相关文献结果进行对比。对比结果表明:考虑驾驶员的反应特性后,优化得到的状态量、需用功率、拉力系数和旋翼后倒角变化更加柔和,着陆时间和距离有所延长,操纵杆量变化更加合理。除此之外,随着驾驶员感知延迟时间增加,最优着陆过程所需时间会增加,且着陆时触地速度也会增大,但操纵量变化趋势基本一致。考虑驾驶员反应特性的倾转旋翼机单发失效轨迹优化可以为驾驶员实施安全着陆提供更加有用的依据。     

先进的滑行辅助与引导系统

飞机在空中飞行与在地面滑行有一个最大的不同点就是:在空中,高度现代化的飞机,几乎可以在任何气象条件下完成高精度的航线飞行,而且可以使飞机的耗油最少;然而在地面滑行阶段,机组不得不依靠机场图表,并通过目视人工来操纵飞机滑行。这时常导致机组与管制员的相互误解,使飞机处于危险的境地。事故统计年报表明:大量的地面事故都是由于机组在地面失去了方位概念造成的。     

一种水平尾翼流动控制装置的实验研究

某型机采用上单翼低平尾布局,在着陆襟翼小迎角状态时平尾下翼面翼根部位出现局部气流分离,导致飞机振动,力矩特性出现异常变化。本文提出的解决方案是在平尾翼根前方0.12倍根弦长,下方0.30倍根弦长位置的机身上加装一对小展弦比负弯度小翼作为涡流发生器/导流片,一方面加速了后方分离区边界层与外流的能量交换,另一方面利用其上洗作用降低了平尾翼根区域的局部负迎角绝对值。通过数值计算和风洞实验研究表明,优化后的导流片使平尾分离区面积缩小50%,小迎角俯仰力矩拐点推迟4°以上,以较小的性能和结构重量代价解决了局部气流分离问题,拓展了飞机飞行边界。     

悬停状态电控旋翼噪声主动控制试验

为研究电控旋翼襟翼高阶谐波噪声控制规律,在电控旋翼综合试验台上进行了悬停状态下的噪声主动控制试验。首先搭建了用于旋翼噪声测量和襟翼控制的测控系统,基于该系统,施加了不同谐波阶数下的襟翼幅值、相位控制,通过对试验数据的分析表明:旋翼转速为500r/min时,旋翼噪声声压级最多可降低4dB;最佳的旋翼噪声控制襟翼谐波阶数为2/rev,襟翼谐波的最优控制幅值小于6°,最优控制相位在180°~300°之间。     

超声加工中局部共振机理的模拟试验研究

通过建立数学物理模型分析超声加工声学系统的动力学规律,探讨工具杆的局部共振现象,得出当工具杆发生局部共振时,变幅杆和工具杆连接处为位移节点,且此时系统处于谐振状态的结论;并推导了超声波发生器的可调频率范围与刀具杆的磨损率关系。试验利用细杆(45#)来模拟工具杆,验证了工具杆发生局部共振时,谐振频率相当接近工具杆一端固定、一端自由时的某一固有频率;并通过改变细杆的长度来模拟工具杆的磨损,验证了超声波发生器的可调频率范围与刀具杆的磨损率之间的关系。     

组合小翼和翼梢喷流对翼尖涡的影响实验研究

对翼梢组合小翼构型和翼梢喷流控制翼尖涡进行了实验研究,在此基础上,提出组合小翼与翼梢喷流联合控制翼尖涡的方法,并对翼尖涡的控制效果进行了实验研究。实验在一低速直流式风洞中进行,基本模型为NACA0015二元截尖翼型,基于弦长和自由来流速度定义的雷诺数Re=5.3×104,喷流系数(喷流与自由来流的动量比)Cμ=0.017。研究结果表明:组合小翼构型能有效破碎主涡,改善翼尖部位的局部流动,并使最大升力系数提高12.3%;喷流可加剧涡核摆动,控制涡核位置,对翼尖涡的初始生成有一定的抑制作用;2种组合构型均达到了较好的翼尖涡控制效果,其中,喷流加强了组合小翼产生的同向涡之间的相互作用。在X/C=3时,瞬态涡量峰值的平均值相比单独用“+0-”构型控制时减小37%,比没有任何控制时减小79%。组合构型的控制效果取决于喷流控制能否促使翼尖涡主涡与小涡涡系尽早、尽快地相互作用以及主涡涡核的偏移方向。     

飞机的“黑色时刻”

飞机起飞时6分钟和降落时7分钟,被称为"黑色13分钟",是飞行员精力高度集中,操纵飞机最为紧张繁忙的阶段。飞机状态在短时间内会剧烈变化,一旦出现其他干扰,飞行员很难短时间内控制住飞机,航向、高度稍有偏差,就可能飞出安全保护区。世界上超过一半的空难发生在黑色十三分钟之内,而国内更高达65%。在黑色时刻历史中最著名的     

降雨条件下飞机尾涡演化数值模拟研究

降雨作为一种气象条件,与飞机尾涡相互作用,改变自身与尾涡的动力学特性。高强度的尾涡导致后机难以着陆、复飞甚至坠机等后果,因此尾涡的演化进程对评估后机的飞行安全有重要意义。为了分析尾涡与降雨的相互干扰,基于欧拉-欧拉多相流模型,研究了降雨条件下的尾涡演化特性。对于多相流模型中的空气相模拟,采用大涡模拟湍流模型,雨相通过两个标量方程控制其动力学输运,两相间的耦合利用动量源项实现能量的传递。分析了降雨对环量、涡量和涡核附近速度分布、下沉速度等尾涡演化特征量的影响。结果表明:降雨加速了环量的衰减,减小了涡心最大涡量,使速度分布趋于平滑,改变了尾涡下沉规律。另外,尾涡也影响了雨滴的下降轨迹和浓度分布。     

民用涡扇发动机慢车状态对发动机性能的影响

慢车是指发动机能够保持稳定工作的最小转速状态。慢车状态是涡扇发动机的一个重要工作状态，主要用于发动机起动后暖机、飞机在地面滑行、最后进近和着陆阶段。目前民航客机飞行过程中，大量地涉及到涡扇发动机慢车状态的使用，已经不仅仅局限于慢车状态的推力性能和经济性，更多的是与发动机的稳定性、可靠性功D速性和飞机有关系统的工作密切相关。因此，进一步讨论涡扇发动机的慢车状态对发动机性能的影响是十分必要的。1、慢车状态的燃烧稳定性当发动机处于慢车状态时，压气机的增压能力较弱，进火燃烧室的温度和压力较低，使得燃烧区…     

民用飞机应急断离典型结构设计及试验研究

应急断离结构主要用于飞机的重要连接部位,如发动机吊挂接头、起落架接头及襟翼连接接头等,其结构设计及适航验证是民用飞机机体结构设计的关键技术。为表明民用飞机适航性,通过对民用飞机适航条款(CCAR-25)及应急着陆情况的分析,研究给出了民用飞机应急断离典型结构的设计方法及适航验证流程,并基于此对应急断离典型结构进行设计和试验验证。结果表明:所采用的民用飞机应急断离设计方法及试验方案满足适航要求,可运用于民用飞机应急断离典型结构设计及民用飞机适航验证;断离时间及断离失效判据与理论预测结果吻合较好,可为典型结构断离设计提供理论依据。     

基于CFD方法的主动襟翼控制旋翼翼型涡特性研究

基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,建立了一个适用于旋翼二维主动襟翼控制(Active flap control,AFC)数值模拟的方法。在满足对翼型参数化分析的前提下,使用Euler方程求解以提高计算速度,并采用嵌套网格方法对AFC旋翼后缘襟翼进行运动控制。应用所建立的方法,首先进行了算例验证计算,然后着重对AFC旋翼翼型进行了数值模拟。在此基础上,进一步开展了AFC旋翼翼型主要参数对后缘涡影响的计算分析。结果表明:提高桨尖马赫数、增加后缘小翼摆动频率能加快涡产生速度;而提高桨尖马赫数、增大后缘小翼摆动幅度和后缘小翼长度能增大涡的强度;但增大后缘小翼与主桨叶缝隙间距仅在一定范围内能够增加涡强度。