环量控制机翼增升及滚转控制特性研究

环量控制作为一种高效的主动流动控制技术,在飞行器的气动改善、姿态控制方面具有巨大潜力。本文设计一套可以实现向下吹气的环量控制装置,并将其应用于飞行器进行气动控制。首先,通过数值模拟选取环量控制参数,同时分析环量控制翼型的气动特性。通过风洞实验,对同尺寸常规舵面模型和带有环量控制装置的模型进行气动力和气动力矩研究;采用粒子图像测速(PIV)技术,对环量控制模型开展流场研究,分析该装置产生气动控制效果的流动机理。测力实验表明吹气系数C_(μ)=0.04时,环量控制机翼升力最大增加32.4%,滚转力矩最大增加60.3%。PIV测流场实验表明,较高速度的射流使机翼后缘的气流发生了偏转,增加了环量,改变了机翼受力。引入"有效升阻比"的概念,分析环量控制机翼的吹气效率,结果表明,当吹气系数C_(μ)=0.02时,有效升阻比最大,环量控制机翼的吹气效率最高。

等离子体射流控制机翼气动力矩的实验研究

为考察火花放电等离子体射流控制机翼气动力矩的效果，在NACA0021平直机翼模型上安装火花放电等离子体射流发生器，通过改变射流发生器安装位置、射流角度及加载电参数，研究其控制机翼模型气动力矩的性能及机理。在NACA0021机翼模型近前缘处，布置2个火花放电等离子体射流发生器，采用气动力测量技术，在来流风速为20m／s时测得，攻角-4°-10°时，滚转力矩系数最大减小了0．0024，攻角为12°～16°时，滚转力矩系数最大增加了0．0021；偏航力矩系数最大减小了0．00097。实验研究结果表明：等离子体射流可改变机翼模型横航向气动力矩，并可通过改变射流角度和加载电压频率调节等离子体射流控制横向气动力矩的效果。