基于计算流体力学的空中回收锥套气动特性分析

无人机空中回收是指当无人机完成飞行任务后,载机在空中对其回收的技术。当前回收的方法是载机舱门打开,伸出一套绳索-锥套系统,无人机头部安装捕获杆,插入锥套并锁紧,绳索将锥套和无人机一起拖回舱内。若要完成自主控制的空中回收,要准确掌握空中回收锥套的气动特性。基于计算流体力学(CFD)研究了国外某型锥套的气动特性,并与风洞实验值进行比较,误差在合适范围内。通过CATIA改变锥套支柱的数量、展开角,构建了锥套的子模型以及改变来流空速、迎角等条件,用CFD计算的方法分别计算了不同状态下锥套的气动阻力,通过分析比较可以得出结论:稳定伞是锥套阻力的主要来源。锥套支柱数量越多,阻力系数越小,来流迎角增加,锥套阻力系数减小,锥套支柱展开角增加,锥套阻力系数增加。而空速对阻力系数几乎没有影响。该方法计算了不同影响因素变化时的锥套阻力系数,为工程中分析锥套阻力特性提供了重要依据。

空中加油锥套支柱数对稳定伞阻力系数影响研究

为了精确掌握空中加油锥套气动阻力特性,提高加油对接的成功率,针对国外某风洞试验中的锥套模型,通过CFD方法研究了锥套支柱数对锥套稳定伞阻力系数的影响。首先,建立了8根支柱的锥套模型,并选用八叉树方法生成了非结构四面体网格;然后,利用Fluent对此锥套模型进行了数值计算,计算所得稳定伞阻力系数与风洞试验数据基本吻合,验证了计算方法的正确性。进一步建立了不同支柱数的锥套模型,并采用相同的计算方法对各模型稳定伞的阻力系数进行了数值计算;最后,采用二元方差分析方法对计算所得的阻力系数进行了分析。结果表明,在给定显著水平下,支柱数对锥套稳定伞阻力系数影响显著,而且支柱数越多,阻力系数越小。

空中加油最佳对接初始偏差位置

为提高软式空中加油对接成功率,寻找降低头波影响的对接策略,建立受油机头波影响下的软管-锥套6自由度动力学模型,利用飞行试验数据验证模型的稳态特性和动态特性;研究对接阶段受油机以不同速度进近时,头波影响下的锥套运动特征,定义了“最佳对接起始偏差位置”的概念;研究表明:对接前,受油机在锥套后7 m以外时,将受油插头对准“最佳对接起始偏差位置”并直线向锥套靠近,能最大程度降低头波对对接的影响;依据工程计算结果,提出“调整靠近-等待-对接”的受油机对接进近策略。