边界层和压力滞后对翼型动态失速性能的影响

为优化动态失速模型经验常数,提升动态失速发生时翼型气动性能预测精度,该文基于B-L动态失速模型,结合内蒙古工业大学风能太阳能利用技术教育部重点实验室风洞实验数据,探究压力滞后及边界层滞后时间常数对翼型动态失速性能的影响。主要结论如下:压力滞后与边界层滞后时间常数对动态升力系数的影响较大且与平均攻角有关。当平均攻角相对较小且气流处于附着流动与分离流动之间时,适当减小时间常数可使动态失速模型计算结果更接近实验值;当平均攻角相对较大,气流处于分离流动与完全分离流动时,可适当增大时间常数值。压力滞后与边界层滞后时间常数对动态阻力系数的影响不显著。动态升力系数仅在攻角逐渐减小的完全分离流动过程中,随着边界层滞后时间常数的增大而减小。

受控制律影响的电传运输机飞行品质试飞技术

针对电传运输机控制律设计特点,该文分析保护功能、自动配平功能等飞控功能对飞行品质试飞科目的影响,梳理受影响的关键试飞科目,并根据影响情况,适应性提出受控制律影响的运输机失速特性、抖振边界、空中最小操纵速度、高速特性等科目改进的试飞方法,总结试飞过程中的问题和经验,突破受电传控制律影响的飞机飞行品质关键科目试飞技术,为后续电传运输机飞行品质试飞提供参考。

基于流场显示技术的冰污染平尾失速试飞技术

飞机结冰后的平尾失速(冰污染平尾失速)问题严重威胁着飞行安全。为深入研究飞机结冰后的平尾失速敏感性、建立优化的试飞状态矩阵,国内首次将流场显示技术应用于某型飞机带模拟冰型条件下的平尾失速敏感性验证试飞中。基于试飞中的流场特性和载荷响应,研究了试验飞机的平尾失速特性及失速裕度,对比分析了不同冰型、不同襟翼偏度、不同重心状态下飞机的平尾失速特性,建立了优化的试飞状态矩阵。结果表明:利用流场显示技术可以直观、有效地判断飞机结冰后的平尾失速敏感性以及临界试飞状态,对飞机气动设计的优化及试飞效率的提高具有重要意义。

基于后缘小翼的翼型反流动态失速主动控制试验研究

针对直升机旋翼反流区因反流动态失速导致的非定常载荷、阻力激增以及负升力等问题,开展了基于后缘小翼的翼型反流动态失速主动控制试验研究.采用动态压力测量结合翼型表面压力积分的方法,重点分析了后缘小翼不同的振荡相位差、幅值和减缩频率对反流动态失速控制的影响规律,对比了后缘小翼动态偏转和固定偏转的差异,试验雷诺数Re=3.5×105.结果表明,当后缘小翼与翼型以相同的频率正弦振荡运动,且二者的相位差为0°时,能改善反流动态失速过程中钝几何前缘的流动分离,并在反流状态下实现了翼型负升力系数下降21.2%,阻力系数下降37.5%,俯仰力矩系数迟滞环面积下降44.6%的控制效果;动态偏转的后缘小翼对翼型反流动态失速的控制效果随后缘小翼振荡幅值的增加而增加,但进一步增加振荡幅值对于控制效果的提升有限;当减缩频率增加时,动态偏转的后缘小翼对反流状态下翼型阻力的控制效果会更加明显;后缘小翼的动态偏转与固定偏转都能有效改善翼型在反流中的动态气动性能,但是动态偏转对于不同翼型迎角的适应能力优于固定偏转,并取得了更好的非定常载荷控制以及更好的阻力和负升力改善效果.

基于防失速装置的垫升风机气动性能改善

针对某气垫船采用的轴流式垫升风机存在马鞍形不稳定区,而风机工作点距离该不稳定区过近,无法满足气垫船在波浪中航行时的垫升流量和压力需求问题,开展防失速装置设计并研究其改善该型风机气动性能的有效性。基于数值仿真和模型试验方法预报该型风机的气动性能,掌握其马鞍形不稳定区产生的内在原因;分析马鞍形不稳定区对气垫船在波浪中的航行性能和垫升风机运行的影响,明确该型风机气动性能的改进方向;根据该型风机内部流体的流动特性开展防失速装置设计,验证其在改善该型风机气动性能方面的有效性,并揭示其抑制马鞍形不稳定区的物理机理。研究表明:叶片上的气流分离是导致该型风机产生马鞍形不稳定区的主要原因;防失速装置能有效抑制动叶和可调前导叶上的气流分离,改善该型风机的内部气流品质,抑制和弱化其马鞍形不稳定区,扩大其稳定工作范围,使其能更好地匹配气垫船在波浪中航行时的垫升流量和压力波动。

基于特征解耦控制的压气机失速脉动气压模拟方法

在航空发动机控制系统半物理仿真试验中,通过模拟压气机失速时的高频脉动气压可验证喘振传感器与失稳检测系统的可靠性,从而避免逼喘试验的高成本与高风险。针对当前脉动气压发生器普遍存在的脉动特征耦合问题,提出了一种基于特征解耦控制的压气机失速脉动气压模拟方法。首先介绍了气压模拟系统的总体设计方案;随后建立气压模拟系统的综合模型并通过仿真分析其输入输出特性;基于此,提出一种充放气比例阀和旋转阀的组合控制策略;最后以不同脉动特征的气压为模拟目标,进行多组仿真与试验。结果表明,所设计的阀门组合及特征解耦控制策略可实现脉动频率0~200Hz、脉动幅值比0~0.4及基准压力800kPa范围内的脉动气压动态调节,满足压气机多种失稳模式下的失速压力信号模拟需求。

单发螺旋桨飞机滑流影响试验

螺旋桨滑流会使飞机翼面的有效迎角和气流速度发生变化,影响全机气动特性。单发螺旋桨飞机螺旋桨与机翼的相对位置关系相比机翼螺旋桨飞机灵活多变,为了研究不同气动布局单发螺旋桨飞机滑流对机翼的影响,本文针对上单翼和下单翼轻型单发螺旋桨飞机构型的滑流影响进行了测力风洞试验研究。试验发现:受滑流影响,对试验模型的机头进气口进行简单的封堵会产生较大的附加阻力,该附加阻力随螺旋桨拉力系数增大而增大,其量值基本不受襟翼偏度影响;螺旋桨滑流使得单发螺旋桨飞机升力曲线斜率增加,最大升力系数提高,阻力增大,全机升阻比降低,抬头力矩增加,全机纵向稳定性略微降低。机头螺旋桨与机翼的相对位置关系对全机失速迎角有着较大的影响,滑流影响使得上单翼单发螺旋桨飞机失速迎角推迟,使得下单翼单发螺旋桨飞机失速迎角提前。进一步的流场显示试验及理论分析表明,滑流移动到下单翼单发螺旋桨飞机机翼上方引起强烈的上洗流动,增大了机翼当地迎角,从而导致机翼上表面出现大面积流动分离区,飞机失速迎角提前。

动调轴流风机叶顶间隙对风机性能及失速特性的影响研究

以某电厂660MW机组的一次风机为例,试验研究了动调轴流风机叶顶间隙对实际失速线的影响。研究表明,叶顶间隙过大会使风机的实际失速线与其理论失速线存在较大偏差,实际失速线向下方移动,并且同时会造成较大的效率负偏差。对该试验过程进行了详细描述,并对工况点在性能曲线上的位置进行了分析,通过逼近失速试验,最终确定了风机的实际失速线位置。通过引入相关性系数,对叶顶间隙与失速点压力偏差和效率偏差的关系进行了研究。研究表明,叶顶间隙与失速点压力相对偏差的相关系数为-0.99,即叶顶间隙越大,实际失速线与理论失速线偏离越严重,实际失速点的压力负偏差也越严重;同时叶顶间隙与效率偏差的相关系数为-0.93,即叶顶间隙越大,效率负偏差越大。

地效翼空气动力风洞试验

为深入研究地面效应机理及地面附近粘性流动对地效翼空气动力的影响,在同济大学上海地面交通工具风洞中心的空气动力-气动声学风洞内对地效翼模型进行了风洞吹风试验.风洞试验中利用移动带路面模拟系统模拟了机翼和地面的相对运动;通过改变地效翼展长、装配端板,研究了地效翼的三维效应和端板对空气动力的影响;分析了地效翼的失速特性及其影响因素.通过地效翼风洞试验研究揭示了地面效应机理及移动地面模拟的重要性,并深入分析了地效翼空气动力特性,为地效飞行器空气动力设计和研究提供了参考.

高速风洞大振幅俯仰动态试验技术研究

在高速大迎角时的动态气动特性是衡量新一代高机动飞行器气动性能的重要参数之一。笔者介绍了在CARDC的FL 21与FL 24高速风洞配套的大振幅俯仰动态失速实验系统。该系统包括:FL 21与FL 24高速风洞大振幅俯仰运动机构;俯仰运动控制系统;数据采集与处理软件系统。该系统可以在高速风洞中真实模拟飞行器大振幅俯仰运动,并测量其相应的非定常气动力的变化,也可以为飞行器的飞行力学动态性能分析或飞行模拟器提供非定常气动力数据。试验研究初步揭示了航天飞机OV102模型高速大迎角俯仰运动的动态气动特性。

小型通用民用飞机的失速试飞研究

介绍了小型通用民用飞机的失速试飞依据与要求、试飞方法与驾驶技术、数据处理与分析方法。提出了直接采用发动机慢车状态来确定无动力状态下飞机失速速度的试飞方法,并以小鹰-500飞机为例,给出了用本方法确定零拉力失速速度的符合性验证及失速特性的符合性验证结果。

1.2m×1.2m高速风洞大振幅动态试验系统及其初步应用

高速大迎角动态气动特性是衡量新一代高机动飞行器性能的重要参数之一。本文简要介绍了在CARDC的1.2m×1.2m高速风洞的大振幅动态试验系统。试验M=0.40,0.60,0.80;振幅为15°3、0°;振动频率分别为0.84Hz、1.47Hz、2.84Hz和4.41Hz。初步分析试验研究所揭示的70°三角翼模型高速大迎角动态气动特性,结果表明:M数、迎角振荡的幅值和K值(振动减缩频率)是影响70°三角翼模型动态迟滞气动特性的主要参数。

离心式压缩机旋转失速的故障机理研究

介绍了离心式压缩机旋转失速的故障机理及故障特征。充分利用升降速三维功率谱阵等数字信号处理方法对现场拾取的轴位移信号及振动加速度信号等有用信息进行了分析 ,根据测试结果 ,对某公司的DH 80离心式压缩机旋转失速的故障现象进行了诊断。实践证明 ,诊断结果是正确的 ,保证了机组的安全、连续运行。

DH型离心空压机旋转失速故障诊断及治理

旋转失速是压缩机的常见故障 ,但诊断该故障时易和其他故障相混淆。本文从旋转失速的振动机理出发 ,归纳了旋转失速的故障识别特征。旋转失速的特征频率是成对出现的 ,随流量的减少而降低。该故障特征在现场诊断时得到验证 。

FL-11风洞旋翼翼型俯仰/沉浮动态试验装置的研制

为全面开展直升机旋翼动态失速研究,在FL-11风洞研制了俯仰/沉浮两自由度动态试验装置。首先设计试验装置的机械结构,并利用有限元法对机械支撑框架和运动基座进行静力学和模态分析;其次采用多电机同步驱动实现翼型俯仰和沉浮运动,利用SIMOTION D和S120构建的运动控制系统保证控制精度;最后利用基于龙门轴锁定增益补偿算法的同步控制技术提升电机同步精度,并通过电子凸轮技术实现振幅和频率的无级调节。结果表明:该装置能实现俯仰、沉浮振荡运动以及耦合振荡运动,俯仰运动最大振幅为15°、最高频率为5 Hz;沉浮运动最大振幅为130 mm、最高频率为5 Hz;角度和位移精度分别为3′和1 mm。该装置已成功应用于CRA309翼型动态气动特性风洞试验,为深入研究动态失速特性提供了试验平台。

某型飞机模型失速/尾旋飞行试验技术

根据某型飞机失速/尾旋飞行试验参数测试的需要,提出一种飞机模型自由飞失速/尾旋飞行试验的测试技术,该技术包含测量原理与方法、测试系统组成、具体的实施步骤和方法、数据处理流程以及测量精度的检查等。经过10多架次的飞行试验证明,该技术实用、安全,测量数据可靠、精度高,测量结果能够满足此型号飞机失速/尾旋飞行试验的要求,并可在同类飞行试验课题中推广应用。

测力法在翼型动态失速试验研究中的应用

本文就利用测力法对ＮＡＣＡ００１２翼型在振荡条件下的动态失速特性进行的测试作了简要介绍，阐述了测力法在翼型动态实验研究中的一些特殊问题及其解决途径，并比较了两种实验研究方法的优缺点。

振荡翼型动态失速风洞试验研究

本文利用测力法对NACA0012翼型在振荡条件下的动态失速进行了风洞试验研究,阐述了测力法对动态失速试验的各主要环节的特殊要求和解决途径。试验结果表明,测力法与国外传统的测压法试验结果比较,吻合良好。因而为今后的振荡翼型气动特性的风洞试验研究开创了一条新的途径。

翼型相对厚度对失速分离特性的影响

雷诺数为3.0×106时,选用了五种典型厚度的翼型,对其失速分离特性进行了实验研究,本文给出了这些不同厚度翼型失速分离特性的主要研究结果.研究结果表明,翼型相对厚度在7%～38%的范围内,各翼型的失速分离特性主要取决于上翼面的流动分离状况,这与文献[1,2]的结论一致.但是,对于特大相对厚度的55%的特厚翼型,则呈现出一种与前述不同的独特的失速分离特性.这种翼型的失速分离特性将会受到下翼面绕流特性的强烈影响,正是这种下翼面压力的发展变化最终导致整个翼型的完全失速分离.

先进战斗机过失速机动模型飞行试验技术

具有过失速机动能力的战斗机在近距空战中能够取得快速占位、先敌瞄准、有效规避攻击的战术优势,是先进战斗机的标志性性能要求。模型飞行试验技术作为空气动力学研究三大手段之一,在解决飞行器技术难题、实现技术创新方面发挥了重要作用。本文介绍了中国空气动力研究与发展中心利用带动力自主控制模型飞行试验平台发展的过失速机动模型飞行试验技术,以及开展的先进战斗机构型典型过失速机动模型飞行试验,分述了在大迎角非定常气动建模、宽量程气流系参数测量、大迎角非线性控制、推力矢量控制、大迎角非定常气动参数辨识方面的研究工作与解决这些关键问题的技术途径。通过此项研究,在国内首次实现了先进战斗机构型缩比模型典型过失速机动飞行,相关研究成果可为先进战斗机实现过失速机动飞行能力提供有力的技术支撑。