基于最大舵阻力减额的扭曲舵设计及性能分析(英文)

扭曲舵的应用能提高推进装置的效率,文章采用了面元法来计算螺旋桨对舵的影响从而获得了不同舵剖面上的来流攻角,然后以最大附加推力为目的对舵剖面进行扭转,采用迭代处理计算了螺旋桨与桨后扭曲舵的相互干扰的水动力性能。并对设计出的扭曲舵进行了改良,将舵导边及其前缘进行扭转。计算结果表明,扭曲舵减小了压差阻力使得舵的总阻力减小,改善了舵的水动力性能,提高了桨舵系统效率;改良后的舵可更好地适应来流,同时减小了舵的摆动幅度,解决了由于叶剖面大幅摆动带来的问题。

操舵仪性能评比中舵阻力能耗评价指标设计

针对以往操舵仪性能测评只关注控制精度,忽略不同操舵控制方法带来的能耗损失,对于操舵能耗测评,没有较为简洁通用的评价指标的问题,利用已有的船舶运动模型,推导舵阻力能耗近似求取公式,通过周期性摆舵仿真试验验证舵阻力能耗的影响,设计舵阻力能耗的评价指标,对比分析指标计算与周期性摆舵仿真试验结果表明,该舵阻力能耗评价指标与舵阻力能耗间有明确的对应关系,可作为在能耗方面评价操舵仪性能优劣的指标。

基于最小舵系能耗的操舵策略计算方法

对舵系能耗的构成进行计算分析,结合船舶操纵运动数学模型(MMG)建立舵系能耗计算方法,针对具体算例求解以最小舵系能耗为目标的最优操舵策略,讨论相关变量条件对操舵策略及舵系能耗的影响。结果表明:该计算方法具有可行性;对于算例船舶,以10°舵角操舵是使艏向角改变60°的最优操舵策略;不同的舵压力中心位置、舵阻力特性和初始航速条件不会改变算例船舶给定目标任务下的最优操舵策略。研究结果可为船上智能驾驶系统或驾驶人员做出操舵决策提供有效的算法支撑。

大后掠飞翼布局无人机操纵面特性及控制研究

飞翼布局飞机由于取消了常规安定面,导致其稳定特性发生了很大的改变。针对所建立的大后掠飞翼模型,给出了一套典型的操纵面布置方案,通过CFD计算后,对各舵面气动特性进行了分析,在升降舵、副翼和阻力方向舵偏转过程中对各气动参数的影响进行了研究,给控制系统的设计提供了依据。同时,研究了开裂式阻力舵开裂后引起的纵横航向耦合运动及其控制情况。

小展弦比飞翼布局航向控制的组合舵面研究

航向控制是飞翼布局设计急需解决的关键技术之一。采用数值模拟方法,研究了小展弦比飞翼布局嵌入式阻力舵(SSD)的航向操纵及其耦合特性,针对滚转力矩大等耦合气动问题,提出了一种由嵌入式阻力舵与升降副翼构成的航向操纵组合舵面。研究了组合舵面的航向操纵规律及其耦合特性,揭示了其流动机理。研究结果表明:组合舵面具有很强的航向操纵和解耦能力,通过阻力舵偏度与升降副翼偏度的优化匹配,可显著减小或消除耦合滚转,使升力与俯仰特性得到恢复,很好地解决了小展弦比飞翼布局航向操纵及其耦合问题,具有舵面少、效率高等特点,是无尾布局航向控制的有效手段,应用前景广阔。

飞翼布局组合舵面航向控制特性综合研究

寻求高效实用的航向控制措施一直是飞翼布局飞行器设计的难点。提出了一种由外翼上翼面嵌入式阻力舵和其相对应的后缘副翼组成的组合舵航向控制措施,通过CFD方法、风洞试验和模型飞行试验3种研究手段,综合研究了单独部件和组合舵在低速、亚声速时的航向控制特性。结果表明:单独阻力舵的航向控制能力比较强,但与纵横向力矩耦合严重,需与其他舵组合使用;单独副翼的航向控制能力很弱,且与纵横向力矩耦合非常严重,建议不单独作为航向控制措施使用;组合舵的航向控制能力强,选取阻力舵与副翼的舵偏角角度差在0°~5°范围的组合舵方案,可以大幅度削弱与纵横向的力矩耦合程度,实现操纵舵面解耦设计;无论单独部件,还是组合舵,舵偏角为0°~6°范围的力矩变化规律较差,建议通过预置舵偏角等方式避开此角度区域。

贝克(BECKER RUDDER)与西林(SCHILLING RUDDER)

贝克舵与西林舵在同样舵面积情况下,舵面正压力相差不多,都优于普通的流线型舵。享受较大转舵舵力的同时也受到较大舵阻力的影响,靠离泊过程中,要注意满舵进车时很难产生进速。防止满舵倒车,舵叶卡死。

飞翼布局飞行器航向射流控制方案优化

由于飞翼布局飞行器取消了垂尾,其航向控制困难。为辅助和优化航向控制,基于射流控制技术设计了多种激励方案。设计并制作了航向射流控制激励器,通过风洞测力实验和二维数值模拟,对各方案的控制效果和作用机理进行分析,并选取出最优控制方案。研究结果表明:相同射流动量系数下,产生阻力比施加推力更容易获得偏航力矩。当激励开启后,射流包含与来流相逆的分量越多,与来流作用越明显,形成的分离区越大,控制效果越好。其中前对称吹气为最优控制方案,可以产生约70°阻力舵偏转效果,且力矩耦合程度较小。

高隐身超声速无尾布局飞机设计

针对高隐身超声速无尾布局飞机设计技术、无尾布局增稳及控制措施设计技术、高隐身超声速无尾布局气动隐身耦合设计技术,以及扁平化布局进排气一体化设计技术等内容,开展了多目标优化设计和研究。基于传统飞翼布局设计思想,采用多种先进布局设计手段,完成了无尾飞机总体布局概念方案设计和数值仿真。通过对机身前体形状、前体侧向投影面积、前体水平投影面积,以及推进系统后体壁面扩张比开展多轮参数敏感性分析,建立了关键部件参数化设计准则,并完成了机翼后缘操纵舵面设计。通过阻力舵面的布置基本解决了扁平化前体导致的纵向力矩上仰问题,形成了高隐身超声速无尾布局设计方法,可为工程中无尾布局飞机气动隐身综合设计工作提供参考。