发展中的航天空气动力学

《发展中的航天空气动力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基础科学发展中的航天空气动力学
!∀#∃#!%%&∋(!#%∀)!!(!#∗+∋)&,%邓宁丰−北京空气动力研究所高级工程师北京.///012毛国良−北京空气,动力研究所研究员北京.///012二、风洞试验设备与试验技术一、引言,实验,在飞行器发展历史上空气动力学尤其,空气动力学是研究飞行器或其它物体与空气是风洞试验一直是基于物理性质的直接模拟方法,作相对运动时的流体特征及相互作用规律的一门是飞行器气动设计的主要工具每一项航天飞行器,,,学科是力学的重要分支是发展航空航天事业的研制都需要经过大量的吹风美阿波罗飞船吹风约。,,重要技术基础

2、和先导国外航空航天技术发达国<万小时美航天飞机吹风约.>万小时而随着飞,、、、、、,家包括美国前苏联英国法国德国加拿大以行器外形发展日益复杂和性能要求不断提高风洞,,同时风洞试验能力不断得到及日本等都不惜巨资建造国家气动研究与试验设试验时间呈增长趋势,。施。据不完全统计,世界上建有各种航空航天气动拓展新的试验设施也应运而生,。实验用风洞约1//座我国在3/年代建立了新中从技术发展要求来看先进的风洞模拟设备建设应先于。我国在航天气动模拟设备建国第一个综合性空气动力研究与试验基地北飞行器发展,,!∋∋%7—#:已有了一定规模为我国航天京空气动力

3、研究所−4&5&∃6&787!9(!∗+设方面作出了努力。,,飞行器研制完成了大量的气动试验46(拥有了从∋)&,%以下简称46(2将航天空气动力学研究作、。低速至超高速从气动力到气动热较为配套的试验为其主要任务在0年代又在四川建成了中国空,、、,研究的基本条件共有?>一;−封二图2?>一/1气动力研究与发展中心其他重要气动研究单位还、,、、?≅一/Α−封二图2?≅一/0−即Β3//见封底2等主要有沈阳空气动力研究所哈尔滨空气动力研究所、风洞和其它主要试验设备−电弧加热器系列等2.0中科院力学所兵器工业第;/<所以及高校的一些。座−台2而

4、且在试验设施的某些方面具有自己的特气动研究部门等,;。甲3//>、、点如高超声速风洞采用了先进的(.小球空气动力学通过理论分析数值计算实验研,,、,加热器配置了先进的测试系统设备的整体水平究先期技术演示验证和飞行试验等手段重点研。究航空航天飞行器各种空气动力学间题。空气动力跨入了国际先进行列,实验空气动力学的另一重要方面是风洞试验“学的重大突破往往会导致飞行器的更新换代音,”,技术问题不仅需要发展常规风洞试验技术以提高“”障的突破产生了超声速飞机热障的突破迎来,,风洞试验数据的精确度而且需要研究非常规试验=了航天时代反之如果由于空气动力学方面的

5、科。方法以满足航天飞行器发展的特殊要求46(在动,研储备不足或重视不够在飞行器设计中就会隐藏、颤振、、、、。稳定性抖振分离进气道和喷流流动显示很大的风险出了下述卓有成效Χ等试验技术方面作的努力国外航天空气动力学在3年代由于再入飞行,先后研在动稳定性试验技术方面进展较大制,器的竞相研制而得到飞速发展在0/年代以来则了半模和全模俯仰动导、尾支撑滚转振动和连续滚由于载人航天计划的实施以及局部战争的刺激又转,、动导天平全模时差动导天平三自由度动稳定迎来了新的挑战。航天空气动力学主要研究领域包性试验装置和静动组合天平等数十种动稳定性试、、、。、括上升段

6、气动间题再入气动力学气动热力学气验设备由于采用了气浮轴承光栅光纤传感系统。,,动物理以及内流空气动力学等方面等新技术测试精度大为提高可测出滚转力矩系;Δ
!&!∋!!)∋∗Ε!!Φ∋Γ∃+Η!Ι&!ϑΓ八ΚΚΑ一‘、“。,“”数达./量级滚转阻尼力矩系数达./:量级了新的变化目前正朝着模拟数值风洞方向发,,,在抖振气动阻尼实验技术方面在半刚性模型展以低得多的价格部分地取代风洞试验提供气基,,础上发展了弹性模型气动阻尼实验方法得到了动数据尤其在弹头和其它高超声速飞行器气动间运载火箭一,阶及高阶固有振动时气动阻尼实验结题数值模拟方面更为活跃和有

7、成效使用的方法也果,。为跨声速和低超声速飞行时抖振响应分析提供越来越先进和完善了技术基础。在高速风洞中建立了颤振试验装置,我国的计算空气动力学发展大体和国外相近,提出了、、时间平均用改变舵轴的弯曲刚度和舵面系统的扭转经历了无粘线性方程无粘非线性方程,、刚度的方法来寻找舵面颤振临界点方法简便可Ν)Ι&!#一
7Ο!%时间相关完全Ν)Ι&!#一
7Ο!%方。。46Χ靠程求解等几个阶段(取得的进展主要是,,飞行器控制面铰链力矩测量是十分重要的尤在低阶与高阶面元法方面已建立了单独部。46、、其是测量精度受到高度重视(提出了在六分量件组合体翼身融合体

8、和全弹全机等各种复杂外内式天平基础上改装专用的铰链力矩测量元件。−铰形的气动力工程计算实用程序发展了用于较大攻,,·链2,,帽测量出量级很小的铰链力矩