大攻角动导数支撑系统的设计与研究

在对飞行器进行动态稳定性分析时,需要有关的动态气动参数,这些参数值不能用理论方法计算,必须用风洞实验方法确定,为此,设计了在风洞实验中用于测量动态导数的支撑系统及研究了影响动态导数变化的因素.此系统采用强迫振动法,利用正弦发生器,使模型产生单自由度的滚转、偏航、俯仰、升沉或平移振动,进而求得模型在各种姿态下的动导数,此数据可为研究飞行器在大攻角状态下的动态特性提供可靠的依据.本装置角度变化范围大,精度高、风洞的堵塞度小、支架干扰量小,提高了实验的测量精度.

96型低速大攻角动导数试验系统

介绍了一套用于气动中心低速所４ｍ×３ｍ风洞或Φ３．２ｍ风洞的大攻角动导数试验系统。对该系统的激振装置、测试系统及主要性能进行了描述，并对典型试验结果进行了分析讨论。采用自动化程度高、较模拟式仪器可节省大量风洞运行时间的全数字化测试系统，能提供包括阻尼导数、交叉导数和交叉耦合导数在内的全部组合动导数以及由α．和β．产生的动导数和静导数，数据具有较高的精度。

低速风洞大攻角张线式支撑系统

基于传统的风洞试验支撑系统 ,设计了能减小支架干扰的大攻角张线式支撑系统。该系统能解决支架的支撑刚度与气动干扰之间的矛盾。

浅析动导数对飞机大攻角动态特性的影响

在分析飞机大攻角动态特性时必须考虑非线性空气动力影响,因为大攻角下的空气动力现象比较复杂,难以定量预测。近年来由于对飞行品质要求的提高及扩大飞行包线使用范围的需要,对大攻角的动态特性提出了更高的要求。本文简要介绍了大攻角动态特性、动导数研究方法,并就动导数对大攻角飞行特性的影响作了一些定性分析。

飞行器大攻角升沉平移加速度导数测量技术

为了测量由升沉和平移加速度 ( α和 β)产生的导数 ,进而将组合动导数分开 ,来改善飞机飞行特性的预测效果 ,中国空气动力研究与发展中心低速所开展了大攻角升沉平移加速度导数测量技术研究工作。采用刚性强迫振动法 ,研制了试验装置 ,测量了由升沉平移加速度产生的动导数和“静导数”。给出了升沉振动试验在振幅为60mm ,频率为 1 .0Hz、1 .5Hz,α =0～ 45°,Re=0 .76× 1 0 6 情况下的典型试验结果。小攻角情况下 ,Cm α为负值 ,是动稳定的 ,且随攻角变化不大 ,而在大攻角情况下 ,由于非定常气动力的作用 ,Cm α变化剧烈而且出现动不稳定。从典型试验结果看 ,该技术是成功的 ,所获数据是合理可靠的。

谐波平衡法在动导数快速预测中的应用研究

谐波平衡法以傅里叶级数展开为基础,将周期性非定常流场的非定常求解过程转化为几个定常流场的耦合求解过程,并通过重建得到整个流场的非定常过程.建立了基于谐波平衡法的动导数快速预测方法,数值模拟了超声速带翼导弹俯仰的动态流场,并通过积分法获取了俯仰动导数,与实验结果吻合很好;且在同等计算精度下,谐波平衡法的计算效率是双时间步方法的13倍.应用谐波平衡法研究了较大范围内减缩频率对俯仰动导数的影响规律.研究发现,对于本外形,当减缩频率降低到一定值后,俯仰动导数的值迅速变化,甚至发生变号;对此现象产生的原因进行了深入分析,并通过对导弹自激俯仰运动的数值模拟验证了该结果.此外,针对大攻角条件下动态流场非线性强的特点,开展了谐波平衡法在大攻角下的适用性研究.结果表明,谐波平衡法在大攻角下也能取得很好的计算结果.

跨超、高超声速风洞模型动导数试验技术研究

介绍了气动中心高速所为航空航天飞行器所开展的动导数试验技术研究,主要包括高速大攻角动导数试验技术、再入体模型配平状态动导数试验技术及基于气体轴承的高超声速风洞模型滚转阻尼导数试验技术。阐述了这些试验技术的试验设备及测试系统,给出了典型的试验结果。

基于滑移网格技术的翼伞动导数分析

翼伞在航天回收领域有着广泛的应用前景,为了提高对翼伞动稳定性认识,文章针对某型号的翼伞进行动导数的分析。基于滑移网格技术,采用计算流体学的方法对翼伞进行了三维数值模拟。重点分析了翼伞做小幅度俯仰、偏航和滚转运动时的动导数,通过改变攻角和减缩频率这两项重要参数,获取了多组力矩系数迟滞曲线,利用时间平均法对非定常气动力数据进行处理,得到了翼伞绕三个坐标轴的阻尼系数。计算结果表明:翼伞在小攻角下做小幅度强迫运动时,在俯仰和滚转方向上阻尼导数为负,翼伞具有俯仰和偏航方向上的动稳定性,在偏航方向阻尼导数为正,翼伞不具有偏航方向的动稳定性;攻角和减缩频率的选取均会影响翼伞阻尼导数的计算结果,其中,攻角的增加不仅能影响迟滞环面积的大小还能影响迟滞环的动态特性,使翼伞的动稳定性发生变化,而减缩频率的改变仅影响迟滞环面积的大小,对偏航方向的动稳定性没有影响。

用于低速风洞飞行器气动导数试验的绳牵引并联支撑系统

为了用同一套绳牵引并联支撑系统来实现低速风洞静导数和动导数实验,采用理论与实验相结合的方法,总结了在WDPSS-8项目中所做的研究工作。结果表明,传统的杆支撑系统存在如支架对空气流场的影响等不可避免的缺陷;张线支撑系统很适合用于飞行器的静导数实验中,但它不能用在飞行器的动导数实验中;绳牵引并联支撑系统WDPSS-8能成功用于静导数实验中,且它在动导数实验中有潜在用途。WDPSS-8项目中的理论问题都得到解决,但实验方面还有不少问题有待解决。