● 摘要
近年来,国外学者提出了分布式推进系统与翼身融合布局飞机耦合设计理念。然而,这种设计一方面可能使推进系统吸入更多边界层导致进气畸变;另一方面,边界层吸入效应会影响飞机外部流动,进而改变全机气动特性。基于此,有必要系统研究推进系统设计参数引起的边界层吸入效应对飞机气动特性的影响。本文基于350座级分布式推进系统与翼身融合飞机耦合气动布局设计方案,采用数值计算方法研究了推进系统进排气参数和布局特征参数对飞机气动特性的影响,并基于该布局进行全机气动外形优化设计,并分析了优化布局在巡航、起飞及进场状态下的气动特性。
论文研究主要包括以下几个方面:
(1)研究并获得了分布式推进系统进排气参数对飞机气动特性的影响。基于某基本构型,研究了巡航和起飞状态下进排气流量MFR对气动特性的影响,详细分析了其影响机理;随后,在固定某个MFR的情况下,研究了巡航和起飞状态下推进系统排气方向及展向进气分布规律对流场及飞机气动特性的影响,并分析了影响规律。
(2)研究并获得了分布式推进系统的布局特征参数对飞机气动特性的影响。以基本进排气条件为例,分别研究了巡航时推进系统沿弦向位置、推进系统高度、长度和其沿展向布置方式对气动特性的影响。通过对不同构型下飞机流场特征的分析明确了其影响气动特性的机理,并阐述了进气品质随这些参数的变化规律。
(3)基于该种飞机构型获得了气动外形的优化设计方法,并完成了飞机的三维气动外形优化。随后,对比分析优化前后构型的气动特性,并获得模型优化后在巡航、起飞及进场状态不同攻角下的气动特性;最后,基于该优化布局对边界层吸入延缓起飞失速的原理进行了分析阐述。
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