稳定伞变阻尼过程动态特性研究.pdf

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1、第47卷第4期2015年8月V01．47No．4Aug．2015稳定伞变阻尼过程动态特性研究陈乐乐刘学强吴成林(南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)摘要：对稳定伞变阻尼过程的动态特性进行了研究，仿真分析了稳定伞变阻尼时软管一椎套系统的动态响应过程。研究结果表明，通过改变伞撑角可达到控制稳定伞阻尼的目的，从而使得加油装置下沉高度发生改变，达到控制加油锥套的位置。关键词：空中加油；稳定伞；计算流体力学；变阻尼中图分类号：V211．3文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)04-0607—06Dynamic

2、CharacteristicsResearchforVariableDampingParadrogueChenLele，LiuXueqiang，WuChenglin(CollegeofAerospaceEngineering。NanjingUniversityofAeronautics8LAstronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Thedynamiccharacteristicsofvariabledampingparadrogueareresearched．Thedynamicre—

3、sponseprocessofhose—droguesystematdifferentparadrogueanglesduringaerialrefuelingissimulated．Resultsdemonstratethatthepositionofhose—droguesystemcanberegulatedbychangingparadrogueanglestocontrolvariableparadroguedamping．Keywords：aerialrefueling；paradrogue；computationa

4、lfluiddynamics(CFD)；variabledamping对软式加油装置而言，锥套是极其重要的组件之一。锥套在软管末端，其喇叭口状的设计主要有两大作用：一是增加受油杆受油头对接捕捉范围，二是通过增加阻力面积提升软管一锥套系统的稳定，其设计参数一般包括伞撑角、伞面面积及间隙面积。文献[1]采用了一种全因子试验方案，通过提取锥套稳定伞设计的3个主要参数，建立了稳定伞的参数化模型，并由风洞实验得出了稳定伞阻力系数与此3个参数的近似解析关系式。锥套稳定伞阻尼的数值模拟因伞面形状确定及透气性等的影响存在一定的困难，文献[2，3

5、]等采用数值模拟较精确地确定了锥套气动力，并通过NASA德莱顿飞行研究中心飞行试验进行了验证，研究结果表明在一定飞行速度范围内，锥套自由拖拽情况下的阻力系数为一个恒定值，相对于整机其值约在0．0056左右L4J。稳定伞伞面的阻力通常占加油装置总阻力的75％以上n]，改变伞面面积大小可以有效地改变稳定伞的总阻力，进而控制稳定伞的下沉高度。如果稳定伞伞面迎风面积能够根据飞行工况适时改变，那就有可能成为一种既适合于高速、又适合于低速加油的稳定伞，从而大大扩展加油机的加油包线。同时，因无人机空中加油需要控制锥套的位移以主动迎合受油机，因

6、此变阻尼稳定伞设计近年来被研究者们所广泛关注，文献[5—9]给出了对变阻尼稳定伞的研究，其变阻尼的一个重要方式是变伞撑角[8]，如图l所示，a；为伞撑角，即图中所示的内外伞撑边的夹角。连接装置1往左移动带动007绕。转动，稳定伞伞撑的可动边2的一端与07相连，07带动其发生逆时针转动使得伞撑张开，伞面基金项目：江苏省普通高校研究生科研创新计划(CXLXl3133)资助项目；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目。收稿日期：2015-03—01；修订日期：2015-06—01通信作者：刘学强，男，教授，博士生导师，E-mail：l

7、iuxq@nuaa．edu．cn。∞l乏报∞专!学A＆学b大一盯天限。航晒盯空．》U航喏京№甜南甜H如608南京航空航天大学学报第47卷面积增加，稳定伞朝着高阻状态发展；同理，当连接装置1往右移动时，伞撑收缩，伞面面积降低，稳定伞朝着低阻状态发展，从而实现稳定伞的变阻尼控制。Hl稳定令变m』已机构Fig．1Structureofvariabledampingparadrogue本文主要通过采用数值模拟的方式，对一类变阻尼稳定伞的变阻尼方式及气动力进行分析研究，圯确定变阻尼稳定伞设计参数与阻尼的关系，以及稳定伞变阻尼时锥套的动态响

8、应情况，从而得到稳定伞变阻尼后对下沉高度的影响规律。1变阻尼稳定伞气动建模1．1伞面形状确定由于稳定伞伞面一般由柔性可透气的尼龙织物做成，无风状态下，伞面形状是不可定的；有风状态下，伞面形状与来流速度、伞撑角等因素相关。本文采用文献E103的方法来确定伞面的形状