边条翼布局双垂尾抖振表面脉动压力风洞实验研究

对边条翼布局双垂尾发生抖振时的表面脉动压力进行了风洞实验研究。实验在西北工业大学NF-3风洞进行。实验迎角范围：10°-40°，风速：50m／s。实验测量了垂尾内外侧表面各9处的脉动压力，并将脉动压力沿表面积分近似得到垂尾的根部弯矩响应。实验同时测量了垂尾根部应变、翼尖前缘及后缘的加速度响应。实验结果表明，通过不同测量方法得出的垂尾抖振响应规律一致，得到的垂尾抖振起始迎角相同，这表明垂尾的抖振响应是由边条涡破裂流作用在垂尾表面的脉动载荷引起的；随迎角增大，边条涡破裂流的能量不断增加，且越来越集中于低频范围，但当迎角过大时，边条涡的破裂点远离垂尾，破裂涡的能量耗散很大，从而作用在垂尾表面的脉动载荷减弱。

边条翼布局流场及其双垂尾抖振特性研究

对边条翼双垂尾布局模型的流场进行了激光片光源显示实验研究.实验在西北工业大学NF-3风洞三元实验段进行.实验记录了沿机身轴向从边条到垂尾后缘共8个剖面位置的流动状态.测试迎角范围10°～35°,风速4 m/s.通过边条涡流场随迎角的发展和破裂特性与前期双垂尾抖振实验获得的模型垂尾抖振响应特性的对比分析发现：垂尾翼根弯矩、翼尖加速度响应随迎角的变化均与边条涡的发展状态、是否破裂以及破裂程度密切相关.从而得出结论：边条涡破裂是引起边条翼布局双垂尾抖振的主要原因.

边条翼布局双垂尾抖振的数值模拟

对边条翼布局的双垂尾抖振进行了较为深入的数值模拟研究。模拟来流马赫数为0.2,迎角为10°-40°。通过非定常Euler方程计算各迎角下的非定常流场及垂尾根部弯矩系数。并将随时间脉动的根部弯矩系数进行计算得到根部弯矩系数均方根值,从而得出根部弯矩响应大小随迎角的变化曲线。结合流场特性对该布局双垂尾抖振的发生机理及抖振响应随迎角的变化规律作了深入分析。结果表明：该边条翼布局双垂尾抖振主要是由于边条破裂涡作用在垂尾上的脉动载荷引起的。最后,将垂尾根部弯矩响应的计算结果与该模型双垂尾抖振的风洞实验结果作了比较,结果符合得较好。

倾斜双垂尾L频段电磁散射特点分析

利用低散射载体,应用电磁仿真手段分析隐身飞机所采用的倾斜双垂尾的电磁散射特点。建立典型倾斜双垂尾模型,采用多层快速多极子算法(MLFMM)进行仿真计算,获得其方位角特性及雷达散射截面(RCS)量级。针对尾翼位置、倾斜角度、边缘后掠角等尾翼关键几何设计参数,建立变参数模型并进行多方案仿真。基于计算结果,分析参数敏感性,获得以上设计参数对RCS的影响规律及具体影响量级,为隐身性能约束下的尾翼设计提供参考。

边条翼布局双垂尾抖振特性与机理风洞实验研究

对两种平面形状的边条翼布局模型分别作了双垂尾抖振实验和涡流场激光片光源显示实验研究。抖振实验测量了两种模型双垂尾的翼根弯矩响应和翼尖加速度响应,涡流场显示实验记录了两种模型上典型位置上的涡流场发展状态。通过边条涡流场随迎角的发展和破裂特性与模型垂尾抖振响应特性的对比分析发现:(1)垂尾翼根弯矩、翼尖加速度响应随迎角的变化均与边条涡的发展状态、是否破裂以及破裂程度密切相关;(2)主翼后掠角较大的情况下,机翼前缘涡与边条涡相互干扰,不但加快了涡的破裂使得双垂尾抖振起始迎角减小,而且使得垂尾的抖振响应较大。

基于随动加载试验技术的双垂尾结构强度

双垂尾结构静力试验可为验证强度计算方法以及结构设计合理性提供试验依据。为提高双垂尾结构静力试验加载的精度,提出了一种适用于双垂尾大变形静力试验的加载方法。采用主动反馈式随动加载技术和实时重量补偿技术,在试验中通过载荷与位移的主动反馈控制来提高试验载荷施加的准确性,从而解决双垂尾结构大变形试验加载干涉的问题。试验中采用的随动加载技术,有效地避免了大变形加载设备与试验件干涉问题,降低了试验风险,取得了良好的试验结果。该技术的实现对其他此类结构的试验具有一定的借鉴作用。

双垂尾对边条翼布局大迎角升力影响机理研究

对边条翼双垂尾布局的垂尾导致大迎角升力减小现象的机理进行了研究。采用CFD方法分析一个类似于F-22战斗机的模型,发现在低速大迎角条件下,脱体涡流经垂尾外侧;垂尾下部附近气流方向向后并向外;垂尾外侧存在低压区,而垂尾内侧和垂尾间的机身上表面存在高压区。认为脱体涡在垂尾外侧表面产生吸力,在涡核下方诱导出向外的速度分量,致使垂尾处于"侧滑"气流中,从而使其表面压力内高外低,除了产生指向外侧的法向力外,也传递内侧高压至机身上表面。外倾垂尾上向外的法向力和机身上表面的高压区,是减小大迎角升力的直接原因。

边条翼布局主要参数对其双垂尾抖振响应影响的风洞实验研究

对边条翼布局的双垂尾抖振问题进行了较为深入的风洞实验研究。实验采用简化边条翼双垂尾半模。通过对垂尾的表面脉动压力、根部弯矩和翼尖加速度的测量,研究了边条后掠角、机翼后掠角、垂尾弦向位置及垂尾展向位置对边条翼布局的双垂尾抖振响应影响的规律。结果表明:①边条后掠角越大,双垂尾抖振起始迎角越大;②机翼后掠角对垂尾靠内时的抖振响应影响较小,而当垂尾靠外时,大后掠机翼的垂尾抖振响应相对较小;③垂尾弦向位置对垂尾抖振起始迎角影响较小,但对最大抖振响应影响较大;④垂尾的展向位置越靠外,垂尾抖振起始迎角就越小,但最大抖振响应也越小。

飞机双垂尾载荷自平衡校准

利用研制的能够远距离、大跨度双向加载、可移动的专用液压加载设备,对飞机双垂尾加自平衡载荷进行校准研究。通过对结构受载的分析,简化了结构受载情况,论证了飞机双垂尾的左右两部分加平衡载荷同时进行校准的可行性。使用该技术,不用搭建承力架和复杂地固定飞机,而只需通过地面人工操作即可对双垂尾的左右两部分同时进行校准,能够大大降低飞机垂尾载荷校准试验的难度、风险和成本,对其它飞机此类结构的载荷校准具有一定借鉴作用。

双垂尾不利影响改善措施研究

采用一个典型的双垂尾鸭式布局模型,利用CFD手段对垂尾导致大迎角升力减小现象的机理进行了研究。发现在低速大迎角条件下,前体脱体涡在机身后体诱导出向外的速度分量,致使垂尾处于'侧滑'气流中,增大了垂尾内侧压力,与此伴生的逆压梯度,削弱了前体涡强度和稳定性,从而使飞机升力减小。根据这一发现,设计了减小垂尾面积、垂尾前缘内偏和变化外倾角3种改善措施。通过风洞试验验证,减小垂尾面积和垂尾前缘内偏具有明显的改善大迎角升力特性的效果。

双垂尾飞行器偏航力矩非线性变化分析

以典型双垂尾飞行器为研究对象,通过风洞试验研究了模型在不同侧滑角下的偏航力矩特性,计算分析了风速为30m/s、侧滑角为4°时模型随迎角变化的流场及偏航力矩变化特性。试验及计算结果表明模型在侧滑角1°及1°以上、迎角大于10°时偏航力矩出现非线性变化特性,在迎角为0°~25°时,垂尾和机头是全机偏航力矩的主要贡献部件,而垂尾是全机偏航力矩非线性变化的主要原因部件。

全尺寸飞机双垂尾试验载荷施加装置研究

双垂尾结构静强度考核是全尺寸飞机结构静强度验证试验中的重要考核项目之一。双垂尾结构的飞机由于其气动布局的影响,垂尾试验载荷施加与其他结构相互干涉。本文根据垂尾试验载荷的难点,设计研发了通用型垂尾试验承载系统,采用胶布带-杠杆系统结合拉压双向载荷施加装置,确保垂尾载荷施加。同时,在承载系统的基础上,解决了试验中位移测量的安装、试验件与加载设备的重量扣除的问题。该技术的实现有效地避免了干涉问题,并成功应用于全尺寸飞机结构静强度试验中,取得了良好的效果,对后续的双垂尾结构强度试验具有一定的借鉴意义。

双垂尾设计——让战机飞得更快更稳

战机发展到第四代后,尾翼均采用双垂尾设计,可有效地提升战机的飞行速度。当然,双垂尾并非四代机"专利",早在20世纪50年代,米格-25就采用双垂尾设计,飞行速度可达1 020.9 m/s (3马赫)。那么,与单垂尾设计相比,双垂尾设计的优势在哪里呢?垂尾主要是利用气动力来稳定前进方向,类似于箭矢尾端的羽翼。单垂尾战机的垂尾高度越高,在迎角飞行时,气动控制越不易受到机身遮挡的影响。

边条翼布局双垂尾抖振试验研究

边条翼布局双垂尾抖振实验研究包括四个方面：边条翼布局双垂尾抖振特性实验研究、边条翼布局双垂尾抖振的发生机理实验研究、边条翼布局双垂尾抖振的表面压力测量实验、边条翼布局各主要参数对双垂尾抖振响应的影响研究。通过实验对边条翼布局双垂尾抖振特性进行了全面的研究，了解了边条翼双垂尾抖振响应的特点、引发双垂尾抖振的主要因素及边条翼各主要参数对双垂尾抖振响应的影响规律等，为以后工程实践提供了很好的参考。

高速风洞支架干扰数值修正研究

提出了一种计算高速风洞支架系统对飞行器模型纵向气动力干扰量的数值计算方法 ,从跨声速全位势积分方程出发 ,编制了适用于飞行器全机模型及其带支架情况下的跨声速绕流计算程序。通过对双垂尾模型和GBM 0 3模型两个算例的计算 ,讨论了尾支撑位置及其几何外形参数对模型气动力的影响 ,并对GBM 0 3模型带短支杆情况下的纵向实验结果进行了修正。表明该方法对于分析研究风洞模型支架干扰问题并进行支架干扰修正是可行的、有效的 ,可以作为选择尾支撑位置及其几何外形参数和对跨声速风洞纵向实验结果进行支架干扰修正的工具。

“深飞1”载人深潜器破千米关

为了探索千米深海沟的奥秘,美国霍克斯海洋技术公司不久前研制成功了“深飞Ⅰ”型载人深潜器,其特点是总体布局新颖、结构紧凑、电动推进和采用新材料。 ·总体布局新颖“深飞Ⅰ”型载人深潜器采用了酷似飞行器的短梯形主翼、双垂尾和艇首驾驶舱的总体布局。

一种基于充气气囊的垂尾抖振抑制新方法研究

通过数值模拟探索了一种运用充气气囊抑制双垂尾抖振的新方法。该文方法利用充气气囊可迅速充气变形的特点,在三角翼上翼面靠近顶点沿涡核的位置设置气囊。在小迎角下气囊不凸起,从而保证机翼前缘涡的强度以产生非线性涡升力;当大迎角抖振现象较严重时,迅速对气囊充气形成凸起,该凸起通过对前缘分离涡的强度和涡空间位置的影响,减弱涡破裂对双垂尾的非定常气动载荷激励,达到抑制抖振的目的。对某三角翼双垂尾布局模型的计算结果表明:气囊可以使前缘涡的涡核弯曲、扭转,减弱了前缘涡的强度,使前缘涡破裂点位置提前,在大迎角范围可将垂尾绕翼根的弯矩值显著减小,并且减小了垂尾表面压力脉动的幅度和对应的功率谱密度的峰值。因此,该文所探索的利用充气气囊抑制抖振的方法是一种简单可靠,并且值得进一步研究的技术途径。

垂尾抖振减缓的结构刚度修改技术

针对边条翼布局的双垂尾抖振风洞试验模型，通过垂尾模态频率关于刚度分布的灵敏度分析，确定垂尾刚度修改的最佳区域，对垂尾的刚度进行修改，从而减轻垂尾抖振的响应。模拟分析及风洞试验结果表明，对该垂尾刚度修改后的抖振响应减缓的效果明显。

飞机尾翼面面观

近日发生了一件事,令全世界的航空迷都倍感忧伤,全球载重量最大的飞机,也是唯一存世的一架巨型运输机——安-225在乌克兰毁于战火。人们以后想再见到它,只能通过影像资料了。世间再无真机,令人扼腕叹息。安-225脱胎于大型运输机安-124,是后者的放大版,两者的外形非常相似。除了个头和载重更大以外,安-225与安-124外观上的最大区别,一是发动机由4台增至6台,二是耸立于机身上的单垂尾变为一对位于平尾两端的双垂尾。