● 摘要
舰面起降性能决定着舰载战斗机设计的成败。起飞离舰过程中飞行高度突然增加,地面效应减弱,着陆进舰过程中飞行高度突然降低,地面效应增强,两者都会引起飞机流场结构和气动力的陡然变化,称之为突变地面效应,其给飞行控制带来极大难度。本文以此为需求背景出发,数值研究了65°后掠三角翼在20°迎角下的静态地面效应和突变地面效应的气动特性和流动机理,其成果既可为舰载机的起降提供参考,又有助于完善现有的地面效应空气动力学理论体系。论文的主要创新性结论如下:
1、静态地面效应中,随着离地高度的降低,三角翼的升力、阻力和低头力矩都增大,气动力变化的贡献主要来自于下翼面。三角翼同地面的共同作用对前方来流形成阻滞,使得下翼面区域内的流速降低、压强增大,一方面促进流线沿展向外折加剧,使得前缘剪切层增强,前缘涡强度增加;另一方面导致上翼面尾缘附近的流场压强升高,进而增加逆压梯度,导致前缘涡破裂位置提前。
2、突变地面效应中,飞入平台时,三角翼的升力、阻力和低头力矩均单调增大,飞出平台时,其升力、阻力和低头力矩均单调减小;这一点不同于翼型和大展弦比直机翼飞越平台过程中气动力大幅振荡的规律,主要是由于三角翼下翼面具有很强的展向流动,对前方来流的竖向扰动较小。飞越平台的过程中,三角翼上翼面流动的变化相比下翼面有明显的滞后现象,这主要是由于下翼面是上翼面流动发生变化的动力、并且流动具有惯性所致。