c形机翼气动特性研究分析

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1、个人收集整理仅供参考学习C形机翼气动特性研究杨广珺1,2，张彬乾2，孙静2（1.西北工业大学国防科技研究院，陕西西安710072；2.西北工业大学航空学院，陕西西安710072）b5E2RGbCAP摘要:本文研究翼梢几何参数对C形机翼气动性能影响.采用NS方程数值模拟方法，以DLR-F4外形为设计初始布局，在机翼主翼不变、垂直翼梢和水平翼梢与主翼同等后掠、垂直翼梢高度为主翼20%半展长条件下，通过调整翼梢水平段长度参数，研究不同地C形构型对C形翼气动性能地影响规律及其流动机理.p1EanqFDPw关键词：C形机翼，翼梢，流动干扰，旋涡中图分类号：V211.3文献标识码：A5/5个人收集整理

2、仅供参考学习0引言为适应21世纪地军民用空中运输需要，人们正在积极探索经济性、适用性更好地大型运输机新概念气动布局，如飞翼布局、连翼布局、盒式机翼布局等，这些新概念布局主要着眼于高升阻比、大载重量地气动性能设计.DXDiTa9E3d机翼是飞机地主要升力面，机翼地气动设计仍是飞机气动布局设计地核心.亚音速飞行状态下，机翼地诱导阻力约占全机总阻力地1/3强，爬升阶段更可高达1/2，因此，在积极发展高升阻比地层流、超临界翼型地同时，发展减小诱导阻力地机翼外形始终是大型飞机气动力设计地努力方向.随着飞机总体设计技术地发展和对流动机理研究地深入，利用部件之间地流动干扰、实现流动控制减小诱导阻力、提高

3、升阻比、增加稳定性、改善飞行品质成为气动布局研究地热点.降低机翼诱导阻力地方法目前主要是对翼梢进行气动优化设计，已有多种翼梢外形获得成功应用，如翼梢端板、翼梢小翼、翼梢帆片、剪切翼梢等.RTCrpUDGiT本文所研究地C形机翼是基于控制常规机翼翼梢涡地概念，在机翼翼梢增加垂直段和水平段，构成形似英文字母‘C’地机翼外形，利用翼梢段各部分之间地流动干扰，提高机翼升阻比，探索气动性能优良地新型机翼气动外形.5PCzVD7HxA1研究模型本文讨论不同翼梢水平段长度对C形机翼布局气动特性地影响.以DLR-F4标模外形为设计初始布局，该标模机翼前缘后掠角27.1°，后缘内侧有拐折.各研究模型采用F4

4、标模机身，以F4标模机翼为主翼构成研究布局，翼梢垂直段和水平段均相同后掠、等弦向长度，弦长为主翼翼梢处弦长.其中，翼梢垂直段翼型选择为NACA0012，翼梢水平段翼型选择为主翼梢部翼型.各研究模型地翼梢垂直段相同，垂直于飞机水平面，高度为主翼地20%半展长.jLBHrnAILg由于翼梢水平段与主翼地相对长度由零变化到100%地半展长，因此，零长度翼梢水平段地研究模型可视为翼梢小翼布局，100%半展长翼梢水平段地研究模型可视为盒式翼布局.研究模型示意如图1所示.xHAQX74J0X图1C形机翼研究模型示意图本文中，各研究模型参考面积均取DLR-F4标模机翼参考面积.2计算方法本文采用成熟地流

5、体数值计算软件CFX对各研究模型进行计算分析，控制方程为3D可压N-S方程，湍流模型采用RNG地-模型，利用有限体积法将控制方程离散，对流项采用二阶迎风差分格式进行推进求解.计算采用地非结构网格由ICEM软件生成，对各布局外形，采用相同地网格密度划分.计算边界条件：物面为无滑移条件，远场为自由流条件，计算残差收敛精度为.5/5个人收集整理仅供参考学习图2为表面及空间非结构网格示意图.LDAYtRyKfE(a)表面网格(b)翼身结合处表面网格放大(c)空间网格图2网格示意图3结果与讨论对DLR-F4标模外形进行数值计算，计算条件：雷诺数Re＝3.0×106,马赫数M＝0.75，迎角α=0°～

6、6°.计算结果如图3所示.与实验值【5】比对，证明本文计算方法和手段是满意、可信地.Zzz6ZB2Ltk图3DLR-F4气动特性计算结果分别计算了翼梢小翼、20%～80%（每20%一间隔）水平翼梢长度地C形机翼、盒式翼等布局地气动特性，各布局升阻比比较如图4所示.dvzfvkwMI1图4不同研究模型地升阻比可以看出，20%半展长翼梢水平段地C形翼在巡航迎角附近具有最佳地升阻比，其升阻比较盒式机翼提高达10%以上；40%半展长翼梢水平段地C形翼布局与翼梢小翼布局地升阻特性接近，翼梢小翼布局在0～2度迎角范围内也具有较好地升阻特性.计算结果表明：40%以下翼梢水平段地C形机翼具有较好地升阻特性

7、，采用较短翼梢水平段长度地C形翼布局，可获得较大地全机升阻比.rqyn14ZNXI鉴于此，本文增加计算了10%、30%半5/5个人收集整理仅供参考学习展长翼梢水平段C形翼布局地气动特性.各布局气动特性比较如图5所示.EmxvxOtOco(a)升力特性(b)阻力特性(c)升阻比图5各布局气动特性由上述计算结果得到翼梢水平段长度对机翼布局升阻比地影响曲线，如图6所示.图6水平段长度对各布局升阻比影响C形机翼地翼梢垂直段同时影