前体边条控制技术对航向静稳定性的影响

《前体边条控制技术对航向静稳定性的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2016年10月北京航空航天大学学报0ctober2016第42卷第10期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．42No．10http：ffbhxb．buaa．edu．cajbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2015．0746前体边条控制技术对航向静稳定性的影响闻静，王延奎+，邓学蓥(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100083)摘要：当飞机航向失稳时，垂尾所在的机身后体处于低能的翼身涡尾

2、流中，效率降低，而机身前体则位于尚未干扰的气流中，在机身头部加前体边条，可以起到增加航向静稳定性作用。通过对一系列前体边条的试验研究，发现长度为机身总长3％的前体边条，可将全机航向失稳迎角提高约80左右，且侧滑角越小，航向失稳迎角提高越多。通过测压和PIV试验数据可以发现，前体边条提高航向静稳定性，主要是由于前体边条产生边条涡，该涡主要影响机身前体，使得前体背风侧负压力值减小，从而导致前体截面不稳定偏航力矩减小，增加了全机的航向静稳定性。关键词：航向静稳定性；翼身涡尾流；前体边条；偏航力矩；垂尾中图分类号：V221+．3；TB

3、553文献标识码：A文章编号：1001-5965(2016)10-2180439现代战斗机要求具有很高的机动能力，其飞行迎角范围要求达到大迎角。然而研究表明，现代战斗机，尤其是按静稳定原则进行设计的战斗机，存在中等、大迎角纵、横向稳定性严重非线性和不足的问题，当某一方向性能如航向首先出现静不稳定时，飞机会出现如尾旋等危险情况，大大危及飞行安全¨o。本文研究当飞机气动性能首先出现航向静不稳定时，如何以最小的改动提高航向失稳迎角，从而提高整个飞机的飞行范围。航向失稳时，通常的航向控制面(舵面)如垂尾已处于低能的翼身涡尾流中，效率丧

4、失。而提高垂尾效率，只能通过改变飞机翼身分离流动得以实现。近年来，由于飞行器大迎角亚、跨声速飞行的机动性要求，在其气动设计思想上，已经从以前的避免或推迟气动分离而转为利用和控制气动分离，鸭翼、边条翼布局和前体涡控制技术就是利用旋涡空气动力的典型方法。尤其近年来前体涡控制的研究在国内外正蓬勃发展¨。31，如在机身前体上采用边界层分离的控制技术，具体措施有：固定的前体边条，可移动边条，小型化可转动边条，小孔喷气或吸气，以及表面缝隙的吹气或吸气等H。1“。本文研究目的是希望通过最小的改动，在尽量不影响纵向气动特性情况下，改善航向静稳

5、定性。而鸭翼和边条翼布局都是利用对主翼的有利干扰来提高战斗机大迎角升力，减小诱导阻力，从而提高战斗机机动性，然而，在一定迎角范围内，鸭翼和边条翼也使战斗机的纵、横向稳定性迅速降低⋯。通过在机翼上展向吹气，可以直接增加机翼涡的能量，而延缓机翼涡破裂的迎角，使得垂尾效率增加，但吹气装置一般比较复杂，在机身内部还需要增加储气设备，增加了飞机质量且难以加工实现。相对于垂尾处于翼身涡尾流之中，机身尤其是前体机身位于尚未干扰的气流之中，在中等迎角下，机身头部流场没有出现分离流动，流场简单，而且机身头部距离气收稿日期：2015．11—12；

6、录用日期：2015-12-09；网络出版时间：2016-03-2409：19网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20160324．0919．002．html基金项目：国家自然科学基金(11272035)}通讯作者：Tel．：010-82339591E-mail：wangyankni@buaa．edu．cn引用格式：闻静，王延奎，邓学蓥．前体边条控制技术对航向静稳定性的影响fJJ．北京航空航天大学学报，2016，42(10)：2180—2188．WENJ，WANGYK，DENGxY

7、．EffectofforebodystrakecontroltechnologyonstaticdirectionalstabilityfJJ．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42(10)：2180-2188finChinese)．第10期闻静，等：前体边条控制技术对航向静稳定性的影响动中心较远，力臂长，如在机身头部进行较小的改变，则可对全机偏航力矩产生很大的影响，因此在机身头部安装前体边条是改善航向静稳定性的理想选择。国内，夏学湔等¨引对

8、5种不同形状和位置的前体边条对航向静稳定性的影响做了仔细研究，但选取边条尺寸较大，且没有流动分析。本文通过一系列风洞试验主要研究了尺寸较小的前体边条的几何特性对航向静稳定性的影响及前体边条影响航向静稳定性的流动机理。1试验模型及设备1．1试验模型本文采用的试验模型如图1所示。