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超临界翼型附面层分离及控制方案研究

阎文成  
【摘要】: 近十年来,用于飞机机翼附面层分离控制的涡流发生器发展很快,出现了亚附面层、微型和智能化涡流发生器等新概念。本文结合国防科工委“十五”“超临界翼型附面层分离特性及其控制研究”子课题,针对某超临界翼型,在国内首次系统的开展了超临界翼型的附面层特性研究,首次采用涡流发生器技术进行了翼型附面层分离控制问题研究。研究工作中,从控制该翼型附面层分离、提高大迎角气动性能的角度出发,通过风洞实验研究,研究了该翼型的附面层特性和气动性能,针对其附面层特性,给出了梯形、三角形和翼型式三种涡流发生器设计方案,为下一步研究工作奠定了坚实基础。本文工作主要包括以下几个方面: (1)根据附面层流动特性,提出了附面层综合测量和诊断实验研究方案。研究结果表明,该方案是正确的,既切实可行、节约了实验经费,又获得了满意的实验结果,为分析附面层特性和涡流发生器的设计提高了可靠依据。 (2)进行了翼型的低速气动力性能研究,为附面层特性研究提供了方向。结果表明,该翼型具有较好的升阻和俯仰特性,但失速特性差。 (3)进行了翼型的附面层特性研究,研究了附面层转捩特性、附面层形态及附面层分离特性。给出了该翼型的附面层特性:①翼型表面基本为湍流附面层;②在靠近附面层分离位置处,速度型形状、特别是靠近翼型表面的底部速度型形状变化不定,是湍流流动的随机性所致;③该翼型具有较好的附面层分离形态,但在失速迎角附近,附面层分离形态变化剧烈、失速特性差,是翼型上翼面形状较为平坦所致。这些研究结果对超临界翼型设计和附面层特性研究具有重要的参考价值,为该超临界翼型附面层分离控制研究及涡流发生器设计提供了可靠依据。 (4)研究了雷诺数对翼型气动力和附面层特性的影响。指出实验结果符合雷诺数对气动力和附面层特性的影响规律,为实验结果使用提供了可靠依据。 (5)综合分析研究了涡流发生器的工作原理和设计原则。根据国内外资料,研究了涡流发生器形状、高度、展弦比、尖削比、弦向位置、展向位置和方位角等因素对附面层分离控制效果的影响。根据该翼型附面层分离特点,提出了 作为涡流发生器设讨一依据的附面层形态参数;采用普通、亚附面层及微型三种 概念的涡流发生器设计思想,设计了三角形、梯形及翼型状涡流发生器;给出 了设计方案、绘制了加工图纸,为进一步进行涡流发生器用于该翼型的附面层 分离控制研究奠定了坚实基础。


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