自由机翼气动特性的实验研究

设计了一种新型的自由机翼。与常规固定机翼和旋翼不同,自由机翼通过一根展向旋转轴固定在机身上,可在俯仰轴线上自由旋转。在飞行时,相对气流的平衡迎角保持稳定不变。即使受到如突风等外界扰动影响,自由翼也能在扰动消除后很快自动恢复到平衡迎角,避免了常规固定机翼的失速问题。通过风洞试验,对带升降副翼控制的自由翼气动特性也进行了实验研究,验证了位于自由翼后缘的升降副翼可有效地控制自由翼相对气流的平衡迎角。

自由弹性机翼跨音速阵风响应分析

基于卷积模型发展了一种快速计算自由弹性机翼阵风响应的方法,并把这方法运用于跨音速阵风响应分析。此方法只需要用计算流体力学(CFD)方法计算一次弹性机翼在锐边阵风下的升力和广义坐标响应,任意形式的阵风响应可以迅速通过模型计算得到,计算效率和CFD方法相比得到了很大的提高。按照运输类飞机适航标准建立喷气运输机机翼在0.85马赫数时的模型,通过模型计算不同阵风形式下的响应,和直接CFD模拟的结果符合得很好,运用这种方法能快速计算各种阵风下的临界载荷响应包线。

多自由度扑翼飞行器的气动特性

扑翼飞行器的翼型从最初的单段翼逐渐衍生出双段翼,学术界至今尚未对单段翼和双段翼优劣形成共识。为探究两种翼型优劣情况,设计并建造了一种新型扑翼飞行器,实现同一飞行器上单翼模式和双翼模式的转换。采用柔性复合泡沫膜作为翼膜材料,提升飞行器外段翼拍打韧劲。搭建可以模拟来流状态和感知扑翼机瞬时力矩的实验平台,控制扑翼拍打频率,测得不同扑翼模式下的升力数据,控制自由流速,测得不同扑翼模式下的推力数据。数据表明,风速适宜且拍打频率为中高频时,双段翼升力约是单段翼的1.2~1.5倍;同等条件下,单段翼推力约是双段翼的1.8倍。表明目前的双段翼机型技术还不成熟,与自然界鸟类高超的飞行能力不符,有待进一步改进机体技术。