一种宽速域乘波体的设计及气动特性研究

为了解决乘波体偏离设计条件下气动特性会恶化,特别在低速时,升力严重不足这个问题,提出了通过增大后掠角生成前缘涡,增加背风面的升力,以改善乘波体低速气动性能.首先使用Visual Basic编程语言,并通过CATIA软件二次开发技术,实现了锥导乘波体的参数化设计和自动生成.再通过控制圆锥角和流场长度这两个设计参数,获得了大后掠乘波体构型.最后,运用剪切应力输运(shear-stress-transport,SST)模型,计算了所得乘波体的气动特性,并分析了流场变化,发现乘波体在设计状态下激波能很好附着在前缘上,在小的正攻角下,乘波体可获得比设计状态更高的升阻比,满足巡航要求.运用k-ω模型计算了乘波体的低速气动特性,得到了不同攻角下升力、阻力和升阻比的变化规律.研究结果发现,乘波体在低速下产生了明显的涡结构,在合适攻角下,能产生数量可观的附加升力,提高了乘波体的水平起降性能.

锥导乘波体构型的气动特性不确定度分析

为研究锥导乘波体偏离设计条件下气动特性变化情况,采用稀疏的非嵌入式混沌多项式方法,对乘波体气动特性进行了不确定性量化及全局非线性灵敏度分析。首先,采用CATIA二次开发技术对锥导乘波体进行参数化建模;其次,在来流速度、温度、密度和迎角满足特定扰动的条件下,通过拉丁超立方试验设计生成样本,并采用CFD进行计算;最后,根据试验设计样本建立响应面,通过混沌多项式分析得到了乘波体气动力系数的不确定度。灵敏度分析结果表明,迎角在锥导乘波体的气动特性变化中起主导作用。对马赫数和压强的流场不确定性分析结果表明,气动特性变化主因是乘波体前缘处的压力泄漏,影响了上表面压力分布,导致了气动性能的改变。