前掠翼布局中鸭翼气动影响的数值模拟

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1、第３１卷第７期航空学报Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．７２０１０年７月ＡＣＴＡＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＥＴＡＳＴＲＯＮＡＵＴＩＣＡＳＩＮＩＣＡＪｕｌｙ２０１０文章编号：１０００６８９３（２０１０）０７１３１８０６前掠翼布局中鸭翼气动影响的数值模拟任智静，王旭，刘文法（空军工程大学工程学院，陕西西安７１００３８）犖狌犿犲狉犻犮犪犾犛犻犿狌犾犪狋犻狅狀狅狀犃犲狉狅犱狔狀犪犿犻犮犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳犆犪狀犪狉犱狅狀犉狅狉狑犪狉犱狊狑犲狆狋犆狅狀犳犻犵狌狉犪狋犻狅狀ＲｅｎＺｈｉｊｉｎｇ，ＷａｎｇＸｕ，ＬｉｕＷｅｎｆａ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｉｒＦｏｒｃｅ

2、ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００３８，Ｃｈｉｎａ）摘要：采用三维ＮａｖｉｅｒＳｔｏｋｅｓ方程和剪切应力输运（ＳＳＴ）湍流模型，就鸭翼不同位置和形状对前掠翼鸭式布局气动性能的影响进行数值模拟，并针对风洞试验方法难于分部件研究机翼、鸭翼以及机身各自气动特性的缺点，对布局升阻特性按部件分解研究并分析流动机理。研究结果表明：前掠翼鸭式布局气动性能（特别是在大迎角情况下）与鸭翼位置及其形状紧密相关，高位近距后掠式鸭翼可以与机翼产生更为有利的相互干扰，与无鸭翼布局相比最大升力系数提高约２８．３％，最大升阻比提高约１５．４％，大大地提高了前掠翼

3、布局的纵向气动性能。该研究结果可为先进前掠翼布局飞机的预研和发展提供一定的理论参考。关键词：前掠翼；鸭翼；气动特性；数值模拟；流动机理中图分类号：Ｖ２１１．３文献标识码：Ａ犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅ３ＤＮａｖｉｅｒＳｔｏｋｅｓｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｔｒａｎｓｐｏｒｔ（ＳＳＴ）ｍｏｄｅｌｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｅｌｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｎａｒｄｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓｏｎｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

4、ｏｆａｃａｎａｒｄｗｉｔｈａｆｏｒｗａｒｄｓｗｅｐｔｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｗｈｉｌｅｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｗｉｎｇｉｎａｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｌｉｆｔｄｒａｇｒａｔｉｏａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｕｃｈａｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈａｓｓｅｍｂｌｙａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒ

5、ｏｖｅｍｅｎｔｏｆａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｆｏｒｗａｒｄｓｗｅｐｔｗｉｎｇ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙａｔｈｉｇｈａｎｇｌｅｓｏｆａｔｔａｃｋ，ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓａｃｌｏｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｇｅｏｍｅｔｒｙｏｆｔｈｅａｃａｎａｒｄ．Ａｓｗｅｅｐｂａｃｋｃａｎａｒｄｗｉｔｈａｈｉｇｈｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｓｈｏｒｔｄｉｓｔａｎｃｅｃａｎｐｒｏｄｕｃｅｍｕｔｕａｌｌｙｆａｖｏｒａｂｌｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｗｉｎｇ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｎｏｃａｎａｒｄｌａｙｏｕｔ

6、，ｔｈｅｍａｘｉｍａｌｌｉｆｔｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｓｂｙａｂｏｕｔ２８．３％ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍａｌｌｉｆｔｄｒａｇｒａｔｉｏｉｎｃｒｅａｓｅｓｂｙａｂｏｕｔ１５．４％，ｗｈｉｃｈｈｉｇｈｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｆｏｒｗａｒｄｓｗｅｐｔｗｉｎｇ．Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｃａｎｔｈｕｓｐｒｏｖｉｄｅｃｅｒｔａｉｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｂｅｆｏｒｅｈａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｄｖａｎｃ

7、ｅｄｆｏｒｗａｒｄｓｗｅｐｔｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｆｏｒｗａｒｄｓｗｅｐｔｗｉｎｇ；ｃａｎａｒｄ；ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｌｏｗｍｅｃｈａｎｉｓｍ随着现代战斗机对跨声速持续机动能力和问题，限制了其大迎角性能的充分发挥。此时，鸭低速过失速机动能力等要求的不断提高，前掠翼控制面将发挥非常重要的作用，它产生的涡系翼布局因其具有较高的升力线斜率、较好的大能对主机翼翼面流动产生有利干扰，控制附面层［３］迎角缓失速特性以及可操控性强等优势受到越的流动分离，显著地提高了布局气动

8、效率。目来越多的重视。特