微吹气前体非对称涡控制

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1、航空学报Jun252016V01．37No．61763．1770ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaISSN1000．6893CN11-1929／V======================================—===========一=http：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn微吹气前体非对称涡控制叶楠1，程克明1，顾蕴松h*，王奇特1，陈永和z1．南京航空航天大学航空宇航学院，南京2100162．中航工业洪都飞机设计

2、研究所，南昌330000摘要：采用测力、测压以及粒子图像测速(PIV)流场测试试验技术，针对细长弹体大攻角时前体非对称涡控制的问题，应用连续有源微吹气与双出口合成射流微吹气手段，对前体非对称涡控制开展了试验研究。试验结果表明：连续有源微吹气控制时，在不同攻角选择适当的吹气流量可以将侧向力控制为零；双出口合成射流微吹气控制时，改变控制电压可以起到侧向力比例控制的效果。流场测试结果显示，弹体产生侧向力时背风涡为非对称结构，合成射流控制具有一定的控制频选特性。低频控制时，涡左右摆动，时均结果为对称分布；高频控

3、制时，左右涡位置稳定，为对称分布。关键词：细长弹体；微吹气；合成射流；前体涡控制；流动控制；控制频选特性；比例控制中图分类号：V211．7文献标识码：A文章编号：1000—6893(2016)06—1763—08随着现代战争的需要，先进的战斗机、战术及战备导弹往往需要在大攻角状态下进行机动飞行，尤其是对于新一代战斗机及战斗导弹而言，大攻角机动飞行的可操控性是最基本的要求⋯。因此，控制前体涡进而控制侧向力的技术得到了充分的重视，并且被广泛应用[2。4]。20世纪50年代初，Gapcynski等¨o在试验研

4、究中首次发现：细长弹体在大攻角状态下，即使侧滑角为零，也会产生方向随机、大小不定的侧向力，这种不确定的侧向力会给飞机或导弹的飞行安全带来很大的安全隐患，其原因是细长弹体背风区出现了非对称涡系。这个非对称流动在飞行器头部处十分敏感，致使侧向力的幅值和方向变化规律具有极大的不确定性，严重影响了飞行器的飞行稳定性¨一，极有可能造成飞行事故。因而利用主动流动控制进行前体涡控制，具有十分重要的工程应用前景[712]。前体涡流动控制可以分为两大类：被动流动控制和主动流动控制。被动控制技术是一种保守、预先确定好控制效

5、果的技术，例如在机翼上加装翼刀、前体头部两侧加装固定边条等，虽然目前应用较为广泛，但一旦实际情况与预期不符，被动流动控制的效果就要大打折扣，甚至可能带来危险_13‘16J。主动控制相对于被动控制而言，是一种更加有效、完善的方法，它摆脱了传统思想的束缚，在被动控制的基础上加人了可人为控制的环节，通过局部微小的能量输入起到影响全局、改变整体流场的作用，从而使飞机或导弹的飞行性能得到极大提升，并获得更为客观的人为操纵力。主动流动控制主要包括头部可动边条技术和头部吹吸气技术等。近年来，国内外学者对前体涡主动流动

6、控制作了大量的研究，主要为利用微小扰动块或吹吸气技术对头部进行干扰，以达到主动流动控制的目的。这两种方法各有优缺点，但目前均难取得很理想的控制效果。Bernhardt和收稿日期：2015—10．26；退修日期：2015—12—23；录用日期：2016-01—17；网络出版时间：2016-01-3112：57网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／111929V20160131．1257004html基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目*通讯作者．Tel．：025—84896

7、361E-mail：yunsonggu@nuaa．educn引撩撂武t叶楠．程克明，顾蕴松，等i微峻气前体非对称涡控翩iJj．航空学报．2016。37(6)：1763—1770．YEN．CHENGKM．GUYS，etalForebodyasymmetricvortexcontrolwithmicroblowing[J，ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2016，37(6)j1763．1770．航空学报Jun．252016VoI．37No．6WilliamsL¨3在细

8、长体头尖部两侧采用脉动式小孔吹气技术，但其控制效果仅能在中等或小攻角下实现侧向力的连续变化；在攻角为55。时，只能改变侧向力的方向，无法实现侧向力大小的连续变化。邓学蓥等i”]在细长体头尖部附近区域内采用了单孔吹气的控制方式，在攻角为50。时，通过改变出气量的大小可以达到连续改变侧向力的效果。顾蕴松和明晓[181采用在头部加装可旋转的小扰动片的方式，取得了明显的控制效果，但由于此控制方法需要在头部加装扰动片，会对原本的头部外形产生干扰，且其