全域气动仿真工具在高超飞行器设计中的应用

结合工程分析方法与快速数值计算方法,开发了一种面向飞行器概念设计阶段的直角全速域气动仿真工具。工具直接利用几何外形输出的文件格式,高度自动化生成流场计算需要网格。在流场计算方面:1)对于亚声速,采用基于自适应直角网格的有限体积法求解全速势方程;2)对于跨/超声速,采用基于自适应直角网格的有限体积法求解欧拉方程;3)对于高超声速,采用机翼牛顿撞击理论的工程面元法。上述3种方法均加入粘性修正。应用上述气动工具考察了一个通用高速飞行器在宽速域下的气动性能,并且将计算数据与高精度数值模拟方法的数据进行对比。相关对比结果表明,气动工具自动化程度高、求解精度良好,可作为高超飞行器设计阶段总体布局选型、气动外形优化的工具。

细长体飞行器气动伺服弹性稳定性分析对比研究

为有效避免飞行器设计过程中面临的非定常气动力、机体结构及控制系统耦合引发的闭环系统失稳问题,针对细长体飞行器气动伺服弹性稳定性分析需求,建立了基于气动导数法与工程面元法的气动伺服弹性稳定性分析手段,对比了不同方法气动伺服弹性稳定性分析的适用性。针对某细长体飞行器的研究发现,亚声速和超声速状态两种方法计算偏差在2 dB以内,偏差较小,使用两种方法评估均可;高超声速状态两种方法偏差达到10 dB,此时建议采用精度更高的气动导数法。