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。

鸭翼边条翼布局俯仰非线性抑制研究

采用CFD方法,研究鸭翼抑制边条翼布局俯仰非线性上仰的可行性。研究结果表明,边条翼布局具有复杂的多涡系旋涡流动结构,而导致俯仰非线性的主要因素是主翼涡的破裂。鸭翼对边条翼翼身组合体俯仰非线性上仰具有很强的抑制作用;鸭翼负偏度可提高鸭翼对俯仰非线性上仰的抑制能力,在更大迎角范围内对俯仰非线性具有明显的减缓作用。

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。

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。