飞机机头气动补偿空速管的设计

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1、航空学报ActaAerOnauticaetAstrOnaut．caSinica山Iy2520”VoI32No．7”89—1194ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cn}1I‘xb@buaa．edu．cn文章编号：1000一6893(2011)07—1189一06飞机机头气动补偿空速管的设计郑刘，陈志敏*西北工业大学航空学院，陕西西安710072摘要：针对某飞机需要在机头配置空速管的设计要求，提出了采用机头气动补偿空速管的设计方法并给出了设计思路。通过数值计算得到了该飞机的机头位置误差，由此给出了一种气动补偿空速管外形；对给出的空速管

2、的气动补偿特性进行了计算，并通过风洞试验对比验证了模型和数值计算方法的正确性，得到了该空速管的补偿曲线和补偿区的最佳静压开孔位置；在此基础上，对补偿空速管与飞机机头的匹配性进行分析，确定了空速管的结构长度。最后对补偿空速管与飞机机头进行一体化计算，结果显示补偿效果良好。研究结果表明，该设计思路和方法具有可行性，设计结果可以满足设计指标要求。该方法可为机头气动补偿空速管的设计提供参考。关键词：空速管；气动补偿；位置误差；匹配性；数值计算中图分类号：V211．46文献标识码：A飞机上的空速管[1吒](通常也称做皮托管)是一种重要的大气数据传感器，是用来准确探测飞机在飞行条件下周围大气环境的

3、静压和总压。这些测量的压强数据可以转换成飞机的飞行马赫数、气压高度以及升降速度等飞行参数信息在仪表上显示和输出。这些数据信息是飞机的各级系统所必须的，如飞行控制系统、武器系统和发动机控制系统等。因此，空速管设计最关键的就是要能够正确地测量飞机在所有飞行马赫数范围内(亚声速到超声速)的大气环境静压[1]。空速管一般安装在飞机机头前端，飞机在亚声速飞行时，空气因受机体的扰动作用，在其周围形成了一个飞机绕流场，而空速管探测到的气流静压实际上是飞机绕流场中的静压，它比当地实际大气静压高，也就是测得的压力系数是正值n]，它取决于空速管的位置误差。在超声速时，受机身扰动的气流无法传到机头部位，此时

4、空速管测得机头前部气流静压就等于当地大气静压也就是位置误差为零。正是由于亚声速和超声速流动所固有的不同特性睁5]给空速管的设计带来了许多挑战。显然，空速管越长，探测到的静压就越接近真实的大气静压，但越长的空速管就越难保证其刚度要求，而且还会遮盖飞行员对地的一部分重要视场。因此要使空速管探测静压的精度满足实际的使用要求，就需要采取某种补偿措施，对静压加以补偿。气动补偿空速管是指设计一种合适的空速管气动外形，并在型面上选择合适的静压孑L位置，利用在静压孔处产生的负压来补偿机身或机翼正压场在此处的影响[1’2^81。如果设计得当，可基本上补偿掉正压场的影响，达到满意的效果[9]。现代飞机，空

5、速管一般安装于机头部位，称之为机头空速管，其最佳安装选位应是在机头顶端并与机头对称轴线相一致。机头处的气流较平稳，有利于探测到较稳定的静压。因此研究设计收稿日期：2们0·12—13；退修日期：2011-01-05；录用日期：20”_02-18；网络出版时问：2们1-02-2516：54：00网络出版地址：www．∞¨∞t／kcms／delail门1．1929．V．20110225．1654．000．h咖IDOI：CNKI：11-1929／v．20110225．1654．000*通讯作者．Tel．1029-88491247E啪a¨：c晒1zh．min@nw叫．e由．∞寻l焉褡武l郑刘．睬

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11、caetAstron锄t{casini强．2011．32(7)：1189-¨94．航空学报JuIy252011VOI．32№．7机头空速管具有典型意义。为了使空速管能更方便精确地应用于现代飞机，国内外对气动补偿空速管也都进行了相关研究[1¨‘。。本文采用数值计算的方法得到了某飞机的机头位置误差，由此给出了一种气动补偿空速管外

12、形，并对气动补偿空速管进行了数值计算，得到了空速管的补偿曲线和最佳静压孔位置，数值计算与风洞试验比较得到较满意结果。另外，对气动补偿空速管与飞机机头的匹配性进行了研究，得到了良好的补偿结果。1设计思路气动补偿空速管的设计思路如下：(1)设计某种飞机的气动补偿空速管前，必须先要得到该飞机安装空速管处的位置误差随马赫数的变化规律，即位置误差曲线。一般位置误差曲线可由飞行试验或数值计算得到。(2)有了位置误差曲线，就可以根据误差量的大小，选择出采用何