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题目:常规布局飞机航向气动特性研究

关键词:航向稳定性,头部边条,偏航力矩

  摘要



众所周知,现代常规布局飞机普遍存在中、大迎角横航向静稳定性严重非线性和不足的问题,这不仅在很大程度上限制了飞机机动性能的发挥,而且容易出现配平困难,危及飞机飞行安全。因此本文针对常规布局飞机,对其在中等攻角(10°<α<30°)范围内出现的航向失稳现象进行研究,分析全机的航向气动特性随攻角的演化规律,并试图找出导致飞机航向失稳的原因;在此基础之上,提出头部边条作为改善飞机航向气动特性的措施,结合CFD数值计算,验证头部边条的可行性,并设计风洞测力实验进行验证,最后分析头部边条的作用机理。

首先,通过全机测力实验得出,全机的航向气动特性不随侧滑角的变化而变化,全机在攻角α=24°附近出现了航向失稳现象;

其次,通过分部件力矩分析得出全机的偏航力矩主要由垂尾、机身和腹鳍产生;全机的偏航力矩随着攻角的增加而逐渐减小,主要缘于垂尾产生的稳定偏航力矩随攻角增加而逐渐减小,同时机身产生的不稳定的偏航力矩随攻角增加而逐渐增加;

然后,通过对机身流场分析发现,随着攻角的增加机身产生的不稳定偏航力矩逐渐增加,主要由于机身X=0.3截面,X=0.4截面和X=0.5截面产生的不稳定的偏航力矩随着攻角的增加而迅速增加引起的;

最后,通过安装头部边条,全机的航向气动特性得到了很好的改善,通过分析得出,头部边条改善的机身流场区域为机身X=0.2截面、X=0.3截面和X=0.4截面,头部边条使机身产生的不稳定的偏航力矩减小了,而同时对垂尾和腹鳍产生的偏航力矩都没有影响。