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题目:平流层飞艇气动特性及减阻研究

关键词:平流层飞艇,气动特性,流动控制减阻,微型涡流发生器,升华法

  摘要

平流层飞艇作为一种低动态的临近空间平台,具有独特的通信、侦察、监视等功能,在民用和军事领域都具有广阔的开发应用前景。本文以平流层飞艇气动减阻为主要目的,以风洞实验为主要研究手段,进行了飞艇气动特性测量、基于升华法的飞艇表面流态显示和微型涡流发生器减阻研究,论文的主要内容和结论如下:

(一)研究了飞艇的气动特性及飞艇若干参数对飞艇气动特性的影响。研究表明:随迎角增大,尾翼的存在使得飞艇从纵向静不定转变为纵向静定;与Y形尾翼相比,十字尾翼布局形式具有更大的阻力和升力;从俯仰静稳定性的角度而言,十字尾翼在大迎角下使得飞艇从纵向静不定变为纵向静定。

(二)采用升华法研究了飞艇巡航状态时不同雷诺数下艇身的转捩现象,分析了雷诺数对艇身转捩位置的影响,并研究了吊舱对飞艇表面流动的影响和有姿态角时的艇身表面流态。研究表明:巡航状态下,转捩临界雷诺数约为3.1×105,转捩位置随雷诺数的增大逐渐向飞艇头部移动;吊舱对飞艇表面的流动结构影响很大,飞艇尾部艇身的整个下表面都在吊舱尾迹的影响之下;在中小迎角下,艇身背风面分离点与雷诺数呈指数衰减关系;有侧风状态下,飞艇迎风面的流动受到顺压梯度的影响,其边界层转捩位置较巡航状态延后。

(三)以减阻为目的,应用微型涡流发生器(MVG)技术对飞艇模型进行分离流动控制,并对微型涡流发生器的几何参数、布置形式和位置等进行了初步的参数影响研究。研究表明:将MVG布置在分离点附近,并不能明显减小总阻力,原因是容易引起边界层提前转捩,引起摩阻阻力的显著增加;只有将MVG应用于飞艇模型艇身后段收缩部分时,才能在中低雷诺数下(ReV