攻角拉起时前体非对称涡诱导机翼摇滚运动

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1、2015年11月第41卷第11期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsNovember2015V01．41No．11http：÷}bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0707攻角拉起时前体非对称涡诱导机翼摇滚运动徐思文，邓学蓥4，王延奎(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：针对目前前体非对称涡诱导机翼摇滚研究时攻角往往处于静态而没有考虑攻角动态拉起的问题，在

2、北航D4风洞中采用细长旋成体与30。后掠翼的组合体模型，通过不同拉起速度下的机翼摇滚运动实验，分析了攻角拉起速度对前体非对称涡诱导机翼摇滚运动的影响及影响产生的原因；随后通过在快速拉起摇滚运动过程中进行模型表面压力测量，研究了快速拉起机翼摇滚的流动机理．实验结果表明，由于机翼摇滚运动的时间随攻角拉起速度增加而减少，使得在3个不同的拉起速度分区内，摇滚运动呈现为不同的运动形态，其中第3个快速拉起分区内的摇滚运动为与攻角静态时完全不同的类正弦摇滚运动形态．与攻角静态时机翼摇滚的流动机理不同，快速拉起时这种类正弦摇滚运动主要源于前体非对称涡随攻角的演化，前体非对称涡随滚

3、转角的涡型切换不再重要．关键词：攻角拉起；前体非对称涡；机翼摇滚；类正弦运动；流动机理中图分类号：V211．7文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)11-2078-07采用细长体机身的飞行器在大攻角下会产生前体非对称涡，进而诱导出非指令的摇滚运动¨。．现代战机包括F-18HARVE2]和x-31"1均会产生前体非对称涡诱导的摇滚运动，尤其是x-31"1随攻角会呈现包括滚转偏离、极限环振荡和发散等多种运动形态．Brandon和NguyenHl采用细长体和小后掠翼(A=26。)的组合体模型首次对前体非对称涡诱导机翼摇滚进行了实验研究．随后采用类似的模型

4、，Ericsson"⋯、马宝峰"1和邓学蓥等"1都对这类摇滚运动进行了研究．研究发现，快速建立的极限环振荡是前体非对称涡诱导摇滚的典型运动形态，前体非对称涡左右涡位随滚转角的切换被认为是维持极限环机翼摇滚运动所必不可少的条件H屯⋯．另外，人工扰动的研究明显促进了对于前体非对称涡诱导摇滚问题的研究：源于模型头尖部几何加工公差(自然扰动)的不确定性将使得细长体非对称涡形态也具有不确定性¨m⋯，而在细长体头尖部添加的人工扰动¨1’151的周向位置与前体非对称涡涡型间具有确定的相关关系¨“”1，从而可以解决前体非对称涡的不确定性问题．在此基础上，马宝峰H1和邓学蓥等哺1发

5、现在细长体头尖部添加微颗粒人工扰动将使得自然扰动下原本没有确定性的自由摇滚运动变得具有确定性，并开展了人工扰动周向位置与前体非对称涡诱导摇滚运动相关关系的研究．以上关于前体非对称涡诱导摇滚问题的研究都是在静态大攻角下展开的¨⋯，然而现代战机通常是在攻角拉起机动中经历大攻角的．比如Su．27的“眼镜蛇”机动¨副就要求在2s左右的时间内将战机从小攻角拉起到90。攻角；X-31“Herbst”机动¨引的第一步也是要求将战机拉起到过失速的大攻角．因此，本文着重研究攻角拉起收稿日期：2014—11—17；录用日期：2015-02-05；网络出版时间：2015-04-0209

6、：09网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20150402．0909．002．html基金项目：国家自然科学基金(11172030)；国家自然科学青年科学基金(11102012)作者简介：徐思文(1987一)，男，安徽六安人，博士研究生，mistl987@163．com+通讯作者：邓学蓥(1941一)，男，北京人，教授，dengxueying@vip．sina．com，研究方向为大攻角空气动力学．引用格式：徐思文，邓学蓥，王延奎．攻角拉起时前体非对称掰诱导机翼摇滚运动ⅡJ．北京航空航天大学学报，2015，4101)：

7、2078—2084，XuSW，DengXY，WangyK．Wingrockmotioninducedbyforebodyasymmetricvorticesinpitch—upfJ]．JournalofBeijingUniversi￡yofAeronauticsandAstronautics，2015，41fl1)：2078-2084(inChinese)．第11期徐思文，等：攻角拉起时前体非对称涡诱导机翼摇滚运动时前体非对称涡诱导非指令摇滚运动及其机理．1实验模型及设备实验在北京航空航天大学流体所D4低速风洞展开，风洞来流湍流度为0．08％．开口实验段尺寸为：2

8、．5m×1