题目：快速拉起时前体涡诱导机翼摇滚及其控制

    现代战机在大攻角机动过程中往往要求将飞机从小攻角快速拉起到过失速的大攻角，而旋成体机头设计的飞机在大攻角下，机头两侧会分离出非对称的前体涡结构，这种前体非对称涡作用到机翼上会产生滚转力矩引起非指令的机翼摇滚运动。目前关于机翼摇滚的研究，大都基于静态攻角，对于更接近真实的攻角拉起过程中的机翼摇滚问题，仍然缺乏研究。本文采用细长旋成体与30°后掠翼的组合体构型，在相对圆柱段的亚临界Re数下，通过系列风洞实验着重研究了匀速拉起过程中前体非对称涡诱导的机翼摇滚运动及其流动机理问题。

    作为拉起摇滚研究的基础，本文首先分析了攻角静态时机翼摇滚的攻角效应问题。实验研究结果显示，摇滚运动形态随攻角的演化呈现出明显的分区特性：在前体流动对称的25°攻角之前，模型只在15°攻角附近出现机翼涡非对称破裂引起的偏离运动，其余攻角下不发生摇滚。而在出现前体非对称涡的27.5°至70°攻角范围内，存在着随攻角变化显著的摇滚运动，其中32.5°至47.5°攻角范围内出现了发散、振荡发散等强烈的运动形态，原因在于前体非对称涡在前体高涡侧机翼上诱导出了一个机翼涡，而在前体低涡侧机翼上仍然呈现完全分离流的形态，从而产生较大滚转力矩；该机翼涡主要由前体非对称二涡中的低涡向异侧运动所诱导产生。攻角72.5°之后，前体和机翼均呈现非定常流动，没有摇滚运动产生。

    随后研究了拉起速度对机翼摇滚的影响。结果表明，拉起摇滚运动形态随拉起速度可以分成三个区：在拉起速度较低（≤5°/s）时，摇滚运动形态随攻角的变化规律与攻角静态时摇滚运动随攻角的变化规律相似；在中等拉起速度 (10°/s~25°/s) 下，摇滚呈现为发散的运动形态；在攻角快速拉起（32.5°/s~75°/s）时，摇滚呈现为类正弦的运动形态。拉起速度增加后摇滚时间的不足是摇滚由发散运动变为第三分区中类正弦运动的原因。针对快速拉起时的类正弦运动，实验结果证实攻角静态下维持摇滚振荡所需的前体非对称涡涡型切换并不是快速拉起摇滚所必须的，前体流动随攻角所经历的对称流动、非对称涡流动、非定常流动等流型的演化是产生和维持快速拉起摇滚的原因。此外，本文也初步展示了两个重要的无量纲参数，即拉起减缩频率和Re数，对拉起摇滚运动形态的影响。

    粘贴于模型头尖部的人工扰动是确保前体非对称涡及其诱导机翼摇滚具有确定性的必要措施，本文也分析了扰动周向位置对拉起摇滚运动形态的影响。结果证实由于主控摇滚的前体非对称涡型随扰动位呈现双周期的演化规律，使得各静态攻角下前体非对称涡诱导机翼摇滚运动形态随扰动位均呈现双周期的变化规律。变扰动位的快速拉起摇滚研究表明，快速拉起时的类正弦摇滚运动随扰动位也呈现双周期的变化规律；其中当扰动位处于相对模型头尖部周向0°/180°附近时，摇滚中前体非对称涡涡型会因扰动相对来流的周向位置变化而切换，诱导背风侧滚转力矩出现正负切换，从而使得摇滚运动的幅值更小、频率更大。

    通过采用课题组在静态大攻角下发展的旋转头控制机翼摇滚技术，本文对以上攻角静态和攻角快速拉起过程中前体非对称涡诱导机翼摇滚运动实现了摇滚控制。