微型涡流发生器在飞机增升装置中的应用

开启21世纪 空气动力之窗 随着对21世纪的飞行器提出的一系列新的要求,对21世纪的空气动力学也提出了新的挑战。 未来的军用飞机将更突出低可探测性、高机动性、超声速巡航和短距起降等要求,对民用飞机则突出经济性更好、乘坐更舒适、环保性更突出等要求,而传统的飞行器外形很难满足新的要求,必须开拓全新的气动外形和飞行方式,建立新的气动数据库。 在开拓新飞行器外形和飞行方式的同时,还必将发展出许多新颖的空气动力技术。例如通过主动流动控制技术,包括吸气、吹气、微振动、微涡流发生器、特定的表面粗糙度分布等,改善飞机的升阻特性和操稳特性,用智能材料和智能结构,让飞行器的主要气动面按飞行状态自适应地改变外形,使飞行器在不同的飞行状态都处于最佳外形,从而产生最佳的气动性能等。 本刊从这期起开启"空气动力之窗"栏目,将陆续刊登围绕21世纪空气动力学新概念和新技术的系列文章,欢迎大家投稿。     

直升机空气动力学现状和发展趋势

直升机空气动力学是直升机技术研究及型号研制的基础性学科和先行学科,本文概述了国外的直升机气动理论与方法研究、基于气动理论和方法的应用基础研究、直升机气动试验技术的研究现状,预测了直升机空气动力学专业的未来发展趋势,为国内的直升机空气动力学专业的发展提供参考。     

战斗机设计基础：第八部分航空电子设备（1）

正如雷．怀特福德连载中的文章已经说明的，战斗机是空气动力学，稳定性和操纵，推进力及结构综合考虑的一种飞行器，这些因素影响着它的设计。     

美国空气动力地面试验能力及发展趋势分析

空气动力地面试验能力是衡量一个国家航空航天飞行器发展水平的重要因素。美国作为世界航空航天大国，其空气动力试验模拟能力、飞行器创新研究以及空气动力学学科发展等都处于世界领先水平。本文概述了美国空气动力相关研究机构基本情况，重点列举了11个主要机构的核心空气动力试验研究能力和技术支撑能力，分类阐述了美国空气动力试验设备与试验技术能力现状，简要分析了美国空气动力地面试验能力的优势与不足、经验与教训，最后综合研判了其未来发展趋势。     

某小型涡轮喷气发动机改进设计

某型中程、中高空无人飞行器研制对动力装置提出了更高的性能要求.对某型涡轮喷气发动机进行了改进、改型设计.在结构和性能等方面采用了多项技术改进措施,提高了发动机的1次连续运行时间,延长了累计使用寿命,并使发动机的增压比、绝热效率和空气流量都得到了不同程度的提高;对第1级压气机转子重新进行了全三维气动设计,改善了压气机部件性能,增大了发动机在最大转速下的推力,降低了发动机的单位耗油率.     

序言

1993年,美国空军飞行动力实验室发表了《空军需要的非定常空气动力学》一文,文中阐述了非定常空气动力学发展与先进飞行器设计的关系,而当代先进飞行器的发展则印证了文中的论断——“非定常空气动力学掌握着开启未来飞行器先进性能的钥匙”.飞行器非定常流动问题通常具有以下特征:(1)流动复杂;(2)强非线性;(3)迟滞效应;(4)控制困难.如果缺乏对非定常流动机理的认识、缺少有效的控制手段,非定常问题会给飞行器的稳定性和安全带来威胁和灾难.如果能利用非定常特性中的有利因素,则可以大大提高飞行器的性能,如非定常旋涡产生的超升力可使飞行器具有高机动性和敏捷性.     

中国空气动力学学会空气弹性专业委员会介绍

<正>中国空气动力学会是1978年钱学森倡议成立的学术团体,空气弹性力学专业委员会是该学会下设的专业委员会之一,挂靠中国航天空气动力技术研究院(原航天部空气动力研究所),首任主任为崔尔杰院士,现任主任为刘子强研究员。空气弹性(又称气动弹性)与航空、航天等工程领域的发展密切相关,涉及颤振、抖振、嗡鸣、阵风响应、气动伺服弹性、桨叶动特性、叶轮机气动弹性力学、桥梁风致振动等动力学问题,及飞行载荷、静气动弹性修正、发散、操纵效率等静力学问题,与材料结构、气动、伺服控制以及温度环境等密切相关,至今仍     

“流动分离与流动控制”专栏引言

正流动分离与旋涡是流体流动的"肌腱",普遍存在于飞行器内外流动之中,影响飞行器的性能。控制流动分离与旋涡运动是高性能飞行器设计的不懈追求,三角翼与分离涡流型是空气动力学领域高效利用旋涡的卓越代表。近十余年来,主动流动控制技术由于"四两拨千斤"的前景,日益成为当前流体力学和航空航天研究的前沿和热点。2009年美国航空航天学会将主动流动控制列为21世纪十项航空航天前沿技术的第5项;我国空气动力学专家庄逢甘院士也曾指出,21世纪的空气动力学将首先在流动控制领域取     

“模型飞行试验”专栏引言

正模型飞行试验(又称"模型自由飞")是空气动力学研究三大手段之一,在飞行器研制及空气动力学科发展中有着不可替代的作用。著名科学家钱学森在规划我国空气动力技术能力和研究途径时多次强调其重要性,曾指出,"我们发展自己的飞机,要发展模型自由飞这种办法,解决风洞吹风不易解决的气动问题"。经过多年建设发展,我国风洞试     

等离子体流动控制研究进展与展望

等离子体流动控制是基于等离子体气动激励的新型主动流动控制技术,具有响应时间短、激励频带宽等显著技术优势,在改善飞行器/发动机空气动力特性方面具有广阔的应用前景,已成为国际上等离子体动力学与空气动力学交叉领域的前沿研究热点。鉴于此,从介质阻挡放电(DBD)、电弧放电等离子体气动激励特性,等离子体气动激励抑制流动分离、控制附面层、控制激波与激波/附面层干扰、控制压气机与涡轮内部流动、控制管道流动和飞行控制等方面,综合评述了国际上等离子体流动控制的研究进展情况;从创新等离子体气动激励方式,揭示等离子体气动激励与复杂流动的非定常耦合机制,突破等离子体流动控制系统关键技术等方面,对未来的发展进行展望。     

仿生微型飞行器悬停飞行的空气动力学研究

鉴于仿生微型飞行器在军事及民用领域的广阔应用前景,其一经提出便成为研究热点。仿生微型飞行器悬停飞行的空气动力学是微型飞行器设计的基础,因此伴随仿生微型飞行器的研制,相关空气动力学理论和设计方法也得到了丰富和发展。本文回顾了仿生微型飞行器悬停飞行空气动力学研究的相关进展。首先,介绍目前用于研究仿生微型飞行器空气动力学问题的一系列实验和数值仿真方法;然后,介绍悬停飞行下仿生微型飞行器高升力机理(如打开合拢机制、延迟失速等),并着重讨论了前缘涡稳定性等前沿问题;之后,介绍关于仿生微型飞行器的气动设计流程及方法的研究进展,包括仿生翼的流固耦合研究以及翼的几何、运动及结构参数优化设计研究;最后,对该领域未来的研究方向做了初步探讨,提出应针对蝴蝶、瓢虫等昆虫的飞行高升力机理做进一步探索,并在微型飞行器仿生翼设计及优化技术、仿生微型飞行器飞行动稳定性及控制等方面开展深入研究和关键技术攻关。     

高超音速飞行器发展中的关键技术

本刊第三期介绍的各种高超音速飞行器发展计划,需要攻克一系列关键技术才能到达成功的彼岸。主要的关键技术有材料与结构、推进技术和空气动力学。通过前一阶段各种高超音速研究计划的实施,在这些关键技术领域,都取得了很大进展,特别是材料领域,进展最大,已接近单级入轨的要求。这也为美国研制单级入轨火箭作好了技术准备。 材料与结构 特别是轻的结构和具有防、抗热能力的结构与材料是发展未来高超音速飞行器的关键要求。一方面,很轻的结构要求材料具有高的对质量的比特性;另一方面,大的结构件必须能在-250-1800℃的温度范围内正常工作。重复使用的高超音速飞行器要求结构更轻、更坚固。在结构优化设计的基础上,结构材料的选用变得更为关键。例如:先进     

对《空气动力学学报》的希望

<正>编辑部多次邀请,希望我们谈谈航空航天空气动力学的形势及对《空气动力学学报》的希望,盛情难却,特写如下短文,仅供参考。数值模拟、地面实验、飞行实验三者的发展和结合,是空气动力学发展的必然趋势。它使得飞行器的研制达到欣欣向荣的局面。例如飞行器研制完成的周期大大缩短;在研方面,新型飞机、机动飞机、高超声速载人和机动飞行器,其性能都有很大提高;在预研方面,跨超声速飞翼(融合体)和高超声速升力体等     

中国飞行力学与飞行试验第32届学术交流年会征文通知

正中国飞行力学与飞行试验第32届学术交流年会拟于2018年8~9月举行,该会议由中国航空学会飞行力学与飞行试验专业分会主办,由空气动力研究与发展中心计算所承办。一、征文范围:(1)先进飞行器设计及试验技术;(2)现代战机能力要求及飞行品质评价技术;(3)现代战机战术及作战效能评价技术;(4)飞行安全及飞行安全技术;(5)军用飞机试验与鉴定体系研究;(6)舰载机飞行动力学研究;(7)水上飞机水上起降飞行力学及试验技术研究;(8)无人飞行器系统设计及飞行试验评价技术研究;(9)先进飞行控制系统设计及试验技     

综合化飞行器管理计算机技术研究

目前国外新一代飞机的设计中,为进一步提高飞机的性能,同时降低系统费用,采用飞行器管理系统综合管理包括飞行控制、发动机控制、机电公共设备管理等飞机平台的功能.飞行器管理系统核心是飞行器管理计算机,细粒度可配置飞行器管理计算机不同于以往基于通道容错的计算机系统,它是基于模块级容错的计算机系统,细粒度可配置飞行器管理计算机设计利用综合化技术,通过采用通用的、标准的模块,提高系统的可靠性和可用性.它既要具有飞行控制系统的多余度安全,同时又需要满足发动机控制、机电管理等不同系统、不同余度配置的安全要求.另一方面飞行器管理计算机从系统结构、容错技术等方面要适应不断变化的微电子技术和计算机技术的发展,保持飞机平台具有相对的稳定性,更要具有灵活的系统配置能力.主要介绍了细粒度可配置飞行器管理计算机体系结构、软件要求、容错结构的实现.     

弹性飞行器飞行动力学建模研究

随着飞行器结构模态频率与刚性模态频率愈加接近,弹性效应对弹性飞行器飞行动力学特性的影响变得愈加明显,特别是操稳特性将变得更加的复杂和严峻,已经不能用“刚性飞行器”的分析方法进行研究,因此迫切需要为弹性飞行器建立能够包含多学科耦合的飞行动力学模型.本文对弹性飞行器飞行动力学建模的相关研究进行了总结与发展:首先简要阐述了建立多学科耦合弹性飞行器飞行动力学模型的必要性;然后对传统的弹性飞行器飞行动力学模型进行了研究,分析总结了这些方法的优缺点;最后在此基础上提出了一种新的体轴系(瞬态坐标系),并利用拉格朗日方程和有限元思想推导了该坐标系下的动力学模型,该模型克服了传统模型的缺点,并准确自然地耦合了结构动力学、飞行动力学、空气动力学与控制等学科,较现有的模型而言,该模型能更充分更全面的描述弹性飞行器飞行过程中流场、结构、控制和飞行力学之间的交叉耦合特性.本文的研究成果可为弹性飞行器的动态特性分析提供必要的理论基础.     

空气液化发动机参数分析

为了准确分析空气液化发动机为飞行器性能的影响，有必要分析发动机在整个飞行过程中的参数变化。对基本空气液化方案和空气液化分离方案两种发动机进行了构型和系统分析。计算表明空气液化发动机的推力、比冲等重要的总体参数在飞行过程中会有较大的变化。分析数据对全面、准确分析飞行器性能提供了依据。     

MEMS与智能化流体力学

本文综述了微机电系统(MEMS)及其在流体力学和航空航天领域的应用概况;讨论了以MEMS为基础的流体测量和控制技术以及利用MEMS制作灵巧材料和灵巧结构,用于控制和改变飞行器部件乃至整个飞行器空气动力特性的若干例子;探讨了飞行器空气动力学从可变外形(DDG)到智能化外形(IAC)的发展前景;对于MEMS发展中涉及的微流体力学现象和问题也做了一些分析讨论.     

美国冰风洞概况

风洞是从事飞行器研制和空气动力学研究的重要地面模拟设备,若是考虑飞行器在冰云条件下飞行,还必须建造冰风洞来模拟空中的冰云飞行条件,以便对飞行器(如飞机翼面、发动机入口、直升机旋翼以及各种暴露在大气中的传感器等)的积冰、防冰和破冰性能进行深入研究。美国作为最发达的工业化国家拥有多座这样的设备。我国冰风洞的建造刚刚起步,现对美国的冰风洞状况进行一些初步分析,以便借鉴和参考。     

高超声速边界层转捩的若干问题及工程应用研究进展综述

高超声速飞行器绕流存在着激波、边界层、流动分离、稀薄气体效应和高温气体效应等多种复杂流动现象的空气动力学问题,其中高超声速边界层转捩既是空气动力学的基础问题,也是高超声速流动研究的热点和难点。若能对边界层转捩进行准确预示及有效控制,则可以实现对飞行器气动力热特性的精细设计,改进飞行器性能,提高任务执行能力。文章针对工程中具有复杂外形飞行器存在的典型失稳特征进行了研究进展回顾,提出了工程实际中亟需解决的复杂边界层转捩问题,明确了高超声速边界层转捩研究的工程应用方向。文章最后还对高超声速边界层的流动控制进行了回顾,以期在今后高超声速飞行器设计中实现对边界层的流动控制,提高飞行器的飞行性能。