大攻角侧向力控制技术

论文摘要

本文以现代大攻角飞行器前体非对称背涡产生的随机侧向力导致飞行器出现的复杂运动现象为研究背景,以细长旋成体和BMA-01标准模型为实验研究对象,以风洞模型试验为主要研究手段,采用模型表面测压和测力技术,详细的研究了侧向力随着攻角和滚转角的变化规律。通过对细长旋成体的测压试验,研究了大攻角侧向力随滚转角的变化特性。试验过程中,通过旋转模型的头尖部来改变模型的滚转角。并在此基础上在模型的头部粘贴小扰动片和在模型两侧粘贴转捩绊绊,研究头部小扰动片和转捩绊线对侧向力的影响。研究结果表明:模型侧向力随滚转角的变化存在两种形态:连续变化和双稳态,在40°<α<50°范围内,呈现连续变化,在α>50°范围内,呈现为双稳态。在本次试验中,发现一个特殊的临界状态:模型在α=50°时,沿着轴向,侧向力随滚转角的变化存在着连续变化状态、过渡状态和双稳态状态。头部小扰动片可以控制侧向力的方向,而无法降低侧向力的幅值,而转捩绊线则可以大大降低侧向力的幅值。通过对BMA-01全机模型的测力试验,研究了头部小扰动、边条和这两种扰动的组合扰动对全机模型侧向力的影响。研究结果表明:头部单小扰动片同样可以控制全机模型受到的侧向力,但是由于垂尾的存在,在攻角大到一定程度后（α>45°）,单扰动片的控制效率降低,侧向力存在变号,而头部双扰动片则可以很好的消除这种现象。大攻角下模型两侧的边条对称,强制模型两侧边界层分离对称依然会产生很大的侧向力,且侧向力的随机性很强。组合扰动也可以很好的控制侧向力的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容总述
• 第二章 试验模型及试验设备
• 2.1 试验模型
• 2.2 试验设备
• 2.3 试验技术
• 2.4 试验数据处理方法
• 第三章 细长旋成体大攻角气动特性的试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 侧向力随攻角的变化
• 3.3 截面侧向力随滚转角的变化
• 3.4 截面压力系数随滚转角的变化
• 3.4.1 攻角α=45°时截面压力系数随滚转角的变化
• 3.4.2 攻角α=60°时截面压力系数随滚转角的变化
• 3.5 截面侧向力沿体轴变化
• 3.5.1 攻角α=40°时截面侧向力沿体轴的变化
• 3.5.2 攻角α=50°时截面侧向力沿体轴的变化
• 3.5.3 攻角α=60°时截面侧向力沿体轴的变化
• 3.6 本章小节
• 第四章 头部扰动片对细长旋成体大攻角非对称涡影响
• 4.1 引言
• 4.2 头部扰动片的尺度效应
• 4.3 头部扰动片位置与非对称涡响应之间的关系
• 4.4 头部扰动片对侧向力的影响
• 4.5 头部扰动片对截面侧向力的影响
• 4.6 本章小节
• 第五章 人工转捩技术在细长旋成体非对称涡控制中的应用
• 5.1 引言
• 5.2 转捩绊线对模型表面压力分布的影响
• 5.3 转捩绊线对侧向力的影响
• 5.3.1 攻角α=45°时转捩绊线对侧向力的控制效果
• 5.3.2 攻角α=50°时转捩绊线对侧向力的控制效果
• 5.3.3 攻角α=50°时转捩绊线对侧向力的控制效果
• 5.4 本章小节
• 第六章 全机模型大攻角侧向力控制特性研究
• 6.1 引言
• 6.2 BMA-01 全机模型七次重复性试验
• 6.3 头部扰动片对模型侧向力的控制效果研究
• 6.3.1 单扰动片对侧向力的控制效果
• 6.3.2 双扰动片对侧向力的控制效果
• 6.4 边条对侧向力的影响
• 6.4.1 边条对称安装
• 6.4.2 边条不对称安装
• 6.5 组合扰动对前体非对称涡的控制效果研究
• 6.5.1 头部单扰动片＋边条对非对称涡的影响
• 6.5.2 头部双扰动片＋对称边条对非对称涡的影响
• 6.6 本章主要结论
• 第七章 全文总结与展望
• 7.1 全文主要结论
• 7.2 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文