运输机大上翘机身后体参数影响研究

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1、第40卷第6期2010年11月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．40No．6NOV．20lO运输机大上翘机身后体参数影响研究毛旭明，张彬乾，王元元(西北工业大学航空学院，陕西西安710072)摘要：采用CFD方法研究了外形差异较大的三种大上翘后体机身的阻力与流动特性，分析了不同后体形状及几何参数的影响。压差阻力虽仅占机身总阻力的15—20％，但却决定总阻力的大小。在上翘角和长细比接近的情况下，扁平度是影响流动分离和压差阻力的主要因素。给出了后体设计的参数选择及应采取措施。关键词：上翘机身后体；几何参数；压差阻力中图分类

2、号：V211．3文献标识码：A文章编号：1671．654X(2010)06．0078．04ResearchonParametersInfluenceofFuselageAfterbodywithLargeUpsweptAngleofTransportAircraftMA0Xu—ming，ZHANGBin—qian，WANGYuan-yuan(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi7an710072，China)Abstract：Inthispaper，threedistincttypic

3、altransportfuselageafterbodieswithlargeupsweptangleareinvestigatedbyComputationalFluidDunamics(CFD)，inordertostudyeffectsofdifferentshapesandge-ometryparametersofafterbodiesondragandflowperformance．Thoughpressuredragaccountsfor15to20percentoftotaldragofafterbody，itdecidesthequantumoft

4、otaldrag．Undertheconditionofapproxi·mateupsweptangleandfinenessratio，fiatratioisthemainfactorwhicheffectstheflowseparationandpressuredrag．Italsogivessomesuggestionsforparametersselectionandmeasurestobetakeninafter-bodydesign．Keywords：upsweptfuselageafterbody；geometryparameter；pressure

5、drag引言由于运输机实际使用的需要，后体外形并不能按最优气动力进行设计。为了方便大型货物和武装伞兵的运输与投放，运输机的后体往往被设计成有较大上翘角的船形尾部，这使得流动易于分离、阻力大大增加¨’2]。通常，运输机后体的阻力约占全机总阻力的1／3左右，流场极为复杂，容易发生分离、并可能引起后体的结构振动，影响飞机的安全性和经济性。后体设计是运输机研制过程中必然面临并必须解决的关键技术之一[3‘5】。欧美、俄罗斯等航空技术发达国家和地区，十分重视对运输机后体干扰、流动分离和旋涡诱发阻力等问题的研究∞一7J。因此，有必要研究并摸清后体阻力来源及形成机理，为运输机后体

6、设计提供理论依据。本文参照国外典型运输机构造了三种机身，采用CFD方法，研究后体形状及参数对阻力和流动特性的影响，探索后体形状的设计原则与措施。1研究模型响图1和表1给出了A、B和C机身外形及几何参数。图2给出了后体各参数定义，其中，Z，和s分别表示机身长度和表面积；f^，p，A=lA／d^，叼=dB／d^，W=(2^。)／埘表示后体长度、上翘角、长细比、收缩比和扁平度；也为机身当量直径、d。为机身后体长度95％处正截面当量直径、h。和W为后体某一正截面下零纵点距最大宽度点连线的距离和该截面最大宽度，通常取后体长度的70％截面处。2数值方法本文研究的运输机机身流动

7、现象相当复杂，且大收稿日期：2009．05．17修订日期：2010．05．12作者简介：毛旭明(1984一)，男，河南郑州人，硕士研究生。研究方向为设计空气动力学。2010年11月毛旭明等：运输机大上翘机身后体参数影响研究·79·表l机身参数图1三种运输机机身模型fa)g体上翘角定义(b)后体扁平度定义图2后体参数示意图上翘后体流动易于分离，因此，采用N．S方程作为数值计算控制方程。2．1计算条件与参考面积计算条件为Ma=0．74，Re=4．0×107。为便于比较三种典型运输机气动力特性，采用机身表面积作为参考面积。鉴于仅研究纵向流动特性，考虑到机身的对称性，为节

8、约计算资源