小不对称再入体滚转气动力测量技术

为了解决小不对称再入体滚动气动力测量问题,北京空气动力研究所研制开发了以空气轴承为核心的滚转气动力测量技术,利用空气了轴承自身旋转阻尼非常小的特点,使模型做自由滚转运动,一个特殊设计的非接触的光学测量系统测出模型的转角随时间的历程,用参数拟合的方法得到滚转力矩的大小和方向。为验证该项实验技术的正确性与可靠性,在φ500高超声速风洞中对4个模型进行了吹风实验,吹风马赫数为5,测量滚转力矩系数C10和滚转阻力矩系数C1p。实验结果表明,该文方法数据合理,并较其它方法更具有鲁棒性。     

机动式再入弹头小滚转气动力风洞试验技术

基于气浮轴承的自由滚转式小滚转力矩测量系统的风洞试验技术,针对传统的惯性再入武器向再入机动武器发展需求,利用多孔光栅及高灵敏度光电传感器测量带小突起(如边条,小配平翼)的非轴对称模型自由滚转状态下的角速度随时间的变化过程。采用理论验证、最小二乘拟合、动力学仿真计算等方法,建立相应滚转力矩气动力模型进行试验数据处理和分析。风洞试验结果显示,数据大小合理,规律性好,同时可获得试验模型在滚转运动中的滚转气动力随时间的变化曲线,以及任意滚转角位置的小滚转静力矩,能够满足机动式再入弹头小滚转气动力测量试验的发展需求。     

升力体高超声速飞行器非定常滚转力矩建模研究

为了深入研究升力体高超声速飞行器相对薄弱的横侧向稳定性问题, 对滚转自由振荡风洞试验数据进行了谱分析, 建立了多个气动频率余弦和形式的非定常滚转力矩模型。由于升力体高超声速飞行器的滚转自由振荡曲线呈现非定常、非线性和一定的周期性特征, 且对试验结果的谱分析发现,在多种气动状态下, 都存在除机械振动频率外的三个振动频率, 将滚转力矩表达为此三个频率余弦和的形式。该滚转非定常气动力矩数学模型捕捉了试验的基本趋势涵盖了其主要的量值范围, 反映了升力体高超声速飞行器横向流场扰流的多尺度和周期性特征。     

飞机大振幅滚转运动动态气动特性实验研究

在南航NH-2低速风洞中,对BJ-1飞机模型动态气动特性进行了实验研究.模型在不同攻角、不同振幅和不同频率时绕体轴作大振幅滚转运动,测量了模型的动态气动特性,着重分析了模型不同运动参数对模型滚转力矩和偏航力矩的影响.结果表明,模型攻角从小到大变化过程中,模型的滚转阻尼和偏航阻尼变化很大,滚转力矩和偏航力矩迟滞环变化方向发生改变.模型滚转频率对模型的滚转阻尼和偏航阻尼影响不明显,只改变力矩迟滞环的大小.随着模型振幅增加,滚转力矩和偏航力矩迟滞环从一个变成3个,出现2个交叉点,大滚转角时滚转阻尼和偏航阻尼特性     

对飞机滚转性能要求的研究

本文对美国军用规范MIL-F-8785C中Ⅳ类飞机滚转性能要求进行了评述和分析.在飞行包线范围内,采用全量运动方程,在基准飞行状态为n_(y0)=0.8n_(ymax)和n_(y0)=1情况下,分别计算分析了某一种歼击机滚转性能,并利用简化的单自由度方程,计算了n_(y0)=1情况下的另一种歼击机滚转性能,验证了这两种歼击机满足规范要求的情况。文中还讨论分析了两种求解飞机滚转性能的方法和I_(xy),n_(y0),δz(t)对求解结果的影响.     

飞机滚转时惯性耦合运动的分岔分析

飞机非线性运动稳定性是非线性飞行动力学的重要组成部分,分岔分析则是非线性动力学系统运动稳定性分析的主要内容。应用中心流形的降维技巧和分岔分析方法,给出了一种快速有效的稳定性研究方法,并对飞机滚转时的惯性耦合运动进行了分岔分析和稳定性分析。本方法简便易行,可以大大减少计算工作量 ,其计算结果也是令人满意的。     

基于N-S方程的飞机风挡雨刷气动力计算

风挡雨刷在飞行过程中易出现被气流吹离复位位置、飘起现象,阻碍飞行员视野,严重影响飞行安全。选取某型机风挡雨刷作为优化对象,采用了结构、非结构混合网格的办法,在机身壁面附近生成结构化网格,在雨刷机构表面生成非结构化网格,用Interface面将两部分结合生成雨刷最终计算模型。利用Fluent软件,基于N-S方程和S-A湍流模型,采用时间平均法对不可压缩流的参数进行时均化,计算了不同飞行状态下,风挡雨刷在复位位置以不同角度停放及增加扰流板时所受气动力,对风挡雨刷的外形及停放角度进行优化,比较分析了优化前后雨刷所受气动力。仿真计算结果表明,雨刷合理的停放角度、在刷臂上加装扰流板能有效引导风挡雨刷迎风面气流的方向,从而减小雨刷迎风面所受气动力。通过试飞验证了数值计算的可靠性及优化方案的可行性,为风挡雨刷预紧力的设置及复位位置的确定提供依据。     

烧蚀滞后效应引起的钝锥滚转力矩

当有迎角钝锥相对于风坐标转动时,由于烧蚀滞后效应将产生滚转力矩。本文基于适当的力学模型和近似分析导出了该滚转力矩系数的解析表达式,表明该系数与α２ｓｉｎε成正比。根据结果得到的系数模数的量级是１０－６。文中还分析了它与各主要物理量的关系。     

带五分量抑制机构的高精度滚转力矩测量技术

滚转通道是飞行器控制的重要通道,且在试验中滚转单元受天平其它元干扰较大。为了准确测量滚转力矩,特别开发了带五分量抑制机构的高精度滚转测量技术。该技术设计原理是通过带机械深沟球轴承的抑制机构对除滚转力矩外的五个分量进行抑制。该技术一方面具有较高的滚转力矩测量灵敏度,另一方面能够有效抑制除滚转力矩外的其它五个分量,从而得到准确滚转力矩信号。     

鸭式布局旋转导弹气动特性研究

旋转导弹多采用斜置尾翼产生滚转力矩,但存在转速稳定性差等问题,影响了命中精度。为改善旋转导弹气动特性,本文采用在导弹尾翼后缘放置格尼襟翼的方式代替传统斜置尾翼产生滚转力矩。通过数值模拟方法,研究了不同高度格尼襟翼对导弹气动特性的影响规律,并与斜置尾翼模型进行对比。结果表明：格尼襟翼能够产生保持导弹旋转的滚转力矩,且格尼襟翼高度增加,滚转力矩增大;相比斜置尾翼,格尼襟翼能够为导弹提供更大的滚转力矩,对导弹侧向力的影响相对更小。不同来流马赫数下格尼襟翼的操纵效率略有差异,亚声速来流时,格尼襟翼产生的滚转力矩随着导弹迎角增加而减小;超声速来流时,格尼襟翼产生的滚转力矩几乎不随迎角变化而改变,与亚声速来流相比,格尼襟翼的操纵效率降低。进一步通过分析流场揭示了格尼襟翼产生滚转力矩的流动机理：格尼襟翼使得导弹尾翼后缘附近产生非对称流动,以致各尾翼出现非对称的压力差,从而产生保持导弹旋转的滚转力矩。     

环量控制机翼增升及滚转控制特性研究

环量控制作为一种高效的主动流动控制技术,在飞行器的气动改善、姿态控制方面具有巨大潜力.本文设计一套可以实现向下吹气的环量控制装置,并将其应用于飞行器进行气动控制.首先,通过数值模拟选取环量控制参数,同时分析环量控制翼型的气动特性.通过风洞实验,对同尺寸常规舵面模型和带有环量控制装置的模型进行气动力和气动力矩研究;采用粒...     

关于桶滚动态特点的分析

桶滚是近代空战中重要的战术机动动作之一,飞行员能否熟练掌握桶滚的操纵方法,是取得空战胜利和保障飞行安全的基础。针对飞行训练中,桶滚操纵动作不易准确掌握,后段易出现偏差等特点。从桶滚的运动方程入手,根据其战术意义及飞机机动性能特点,分析与研究桶滚的动态特点及其影响因素,总结出桶滚的运动特点及操作规律。最终,为飞行员正确掌握桶滚的操纵方法,提高飞行员对飞机空中状态变化的掌控和识别能力,提升技战术水平,有效地保障飞行安全提供可靠的理论依据。     

试验机机翼下挂载吊舱气动稳定性评估方法

采用CFD方法和飞行动力学仿真方法估算机翼下挂载吊舱对试验机飞行品质的影响。采用CFD技术计算挂载吊舱引起的试验机气动力和力矩增量,并将所得增量引入经试飞数据校验的飞机本体气动数据中,建立挂载吊舱后的整机气动模型;然后进行原机和挂载吊舱飞机的动力学仿真计算,评估挂载吊舱对飞机短周期运动模态的影响。计算结果显示,挂载吊舱后飞机短周期频率和阻尼比变化较小,未引起纵向飞行品质降级。     

仿翼龙滑翔机的气动性能分析

针对某翼龙仿形电动滑翔机飞机的研制,采用涡格法气动软件 AVL 建立了飞机的气动分析模型,理论计算了该飞机的升力、阳力与俯仰力矩系数,讨论了相应的气动特性,以论证该翼龙滑翔机设计的合理性。试飞与分析结果表明,本文的仿翼龙滑翔机的设计方案是成功的,该飞机具有出色的气动特性。     

结冰飞机气动系数和气动导数的估算方法

飞机在结冰后气动系数、导数会发生变化,由于多种原因,精确地计算其变化量是很困难的。为定量计算其对飞机性能、品质的影响并有效地控制飞机,本文从工程的需要出发,给出一种估算结冰飞机气动系数、导数的方法,对线性变化的各个气动导数、非线性变化的最大升力系数和阻力系数进行估算。根据估算结果与实验数据的比较表明该方法实用有效,可供飞机结冰问题的研究人员参考     

高超声速风洞多天平测力试验技术研究

在同一次试验中通过安装多台天平测量多个部件气动力,可以更加详细地了解飞行器的气动特性,并可以降低试验成本、提高试验效率。多天平测力技术在亚跨超声速风洞中应用已经非常成熟。但是,在高超声速风洞中,由于模型尺寸小、来流温度高,多天平的布局比较困难,所以目前国内在高超声速风洞中进行的多天平测力试验相对较少。为满足型号研制的需要,在 CARDC 超高速所的Φ1m 高超声速风洞上开展了多天平测力试验技术研究。选取某飞行器的3个控制舵为研究对象。针对试验模型径向尺寸小,而轴向尺寸相对较大的特点,确定采用铰链力矩天平轴线与测量舵转轴互相垂直的“纵轴式”布局方式;采用合理的小型化六分量天平结构形式,升降舵天平测量元件的长、宽、高尺寸为20mm×20mm×25mm;为更加真实地模拟天平的工作状态,设计了专用的加载头,并采用单元加载和组合加载相结合的方法进行校准,校准结果表明,天平主要分量的静校准度均在0．7％以内;在采取温度补偿措施之后,零点漂移明显减小;采用了天平-舵偏角变换装置一体化设计,有效提高了定位和安装精度。在Φ1m 高超声速风洞上开展的 Ma＝5条件下的风洞试验结果表明,采用的多天平测力试验技术是可行的,可以应用到高超声速风洞测力试验中。