雙后掠鴨翼氣動(dòng)特性的數(shù)值模擬

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1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaFeb．252014V01．35No．2427．435ISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．eduCRhkxb@buaaedu．crl雙后掠鴨翼氣動(dòng)特性的數(shù)值模擬李春鵬1’2，劉鐵中1’*，蔣增羹1，秦加成11．中國(guó)航空工業(yè)空氣動(dòng)力研究院低速高雷諾數(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱1500012．中國(guó)航空工業(yè)空氣動(dòng)力研究院高速高雷諾數(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng)110034摘要：首先針對(duì)具有中等前緣后掠角梯形鴨翼的缺點(diǎn)提出雙后掠鴨翼概念，然后分別

2、對(duì)安裝梯形鴨翼和雙后掠鴨翼的近距耦合鴨式布局的氣動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值模擬研究，分析影響雙后掠鴨翼氣動(dòng)性能的流動(dòng)機(jī)理。研究表明：在大迎角時(shí)，對(duì)于雙后掠鴨翼，具有較大前緣后掠角的外翼段可以使鴨翼渦在渦核破裂后仍能形成穩(wěn)定集中渦并保持較高的強(qiáng)度，增加鴨翼本身的失速迎角，并通過(guò)誘導(dǎo)作用改善機(jī)翼外翼段流場(chǎng)，進(jìn)而提高全機(jī)大迎角性能，但在小迎角時(shí)會(huì)破壞鴨翼附著流或前緣氣泡渦的發(fā)展，造成略微的升力損失。擁有較大失速迎角的雙后掠鴨翼在小迎角時(shí)具有較大的可用偏度，可以增強(qiáng)布局的抬頭控制能力。雙后掠鴨翼在滿(mǎn)足隱身約束的前提下．超聲速阻力較小，具有較好的超聲速性能。關(guān)鍵詞：鴨式布

3、局；雙后掠鴨翼；大迎角；可用偏度；超聲速阻力；數(shù)值模擬中圖分類(lèi)號(hào)：V211．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—6893(2014)02—0427—09自從研究[1‘2]發(fā)現(xiàn)近距耦合鴨式布局的氣動(dòng)優(yōu)勢(shì)并成功應(yīng)用于SAAB一37的飛機(jī)設(shè)計(jì)之后，近距耦合鴨式布局受到普遍重視并開(kāi)展了大量研究。這些研究大致分為工程應(yīng)用研究和流動(dòng)機(jī)理研究?jī)纱箢?lèi)[1]。工程應(yīng)用研究的主要內(nèi)容是外形參數(shù)變化的影響，如鴨翼偏度影響[3]，鴨翼上反角及相對(duì)機(jī)翼位置影響[4。51等。流動(dòng)機(jī)理研究主要是不同鴨翼構(gòu)型在不同迎角狀態(tài)下鴨翼與機(jī)翼之間的相互影響研究，如中小迎角下鴨翼與機(jī)翼的相互

4、干擾[6。7]，大迎角狀態(tài)的渦系干擾[8]、渦系結(jié)構(gòu)[9]。早期研究所用模型的鴨翼和機(jī)翼多為大后掠三角翼，隨著研究的深入，人們也開(kāi)始研究鴨翼或機(jī)翼在前緣后掠角較小時(shí)流場(chǎng)的渦系結(jié)構(gòu)[9]，以及不同機(jī)翼平面形狀的鴨式布局，如鴨翼雙三角翼布局[10

5、、鴨翼邊條翼布局口訂等。隨著計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展，人們除了應(yīng)用傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法外，也越來(lái)越多的應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行鴨式布局氣動(dòng)特性的研究[12’14

6、。近距耦合鴨式布局因?yàn)樵诘退俅笥切阅?、超聲速巡航性能上具有的氣?dòng)優(yōu)勢(shì)成為先進(jìn)氣動(dòng)布局研究中的重要內(nèi)容。在新一代戰(zhàn)斗機(jī)的氣動(dòng)布局研究中，對(duì)近距耦合鴨式布局提出了許多新

7、的要求，如采用具有中等前緣后掠角的機(jī)翼[1引，進(jìn)一步提高全機(jī)的最大升力系數(shù)，以及考慮外形隱身約束口53等。由此確定的鴨翼和機(jī)翼因?yàn)椴捎弥械惹熬壓舐咏?，在大迎角階段均不能產(chǎn)生很強(qiáng)的前緣渦，盡管此時(shí)鴨翼和機(jī)翼仍然可以在大迎角階段通過(guò)誘導(dǎo)作用[91實(shí)現(xiàn)增升[15

8、，但鴨翼本身較小的失速迎角限制了布局性能的提高。對(duì)于具有中等前緣后掠角的鴨翼，為了使其能夠產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的鴨翼渦，從而擴(kuò)大鴨翼的失速迎角，改善布局的大迎角性能，本文提出了一種新的鴨翼收藕日期：2013—04-23；退修日期：2013—05．22；錄用日期：2013—07—12；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)問(wèn)：2013

9、—07—1613：41網(wǎng)絡(luò)出版地址：www．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20130716．1341002．hlmI*通訊作者．Tel．：0451—87570165E-mail：liutiezhong@gmailcom引用格武iLiCP．L’uTZ，JiangZY．eta1．Numericalsimulationontheaerodynamicpe#ormanceofthedoublesweptcanard[J2ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2014．35(2)：427-435

10、．李春鸝．銣鐵中．蔣增羹，等?雙后掠鴨翼氣動(dòng)特性的數(shù)值模擬iJI，航空學(xué)報(bào)．2014，35(2)：427-435航空學(xué)報(bào)平面形狀——具有雙前緣后掠角的雙后掠鴨翼，并利用數(shù)值模擬方法對(duì)此類(lèi)鴨翼的氣動(dòng)特性進(jìn)行了研究。1計(jì)算模型及方法1．1計(jì)算模型將具有中等前緣后掠角機(jī)翼的翼身組合體作為基本模型，據(jù)此安裝梯形鴨翼和雙后掠鴨翼構(gòu)成近距耦合鴨式布局，計(jì)算模型如圖1所示。圖1(a)為翼身組合體示意圖，采用旋成體機(jī)身、中等前緣后掠角的小展弦比菱形機(jī)翼，機(jī)翼無(wú)下反。圖1(b)和圖1(c)為不同鴨翼在機(jī)身上的安裝示意圖，梯形鴨翼和雙后掠鴨翼的外露面積和展弦比相同，兩鴨

11、翼外露根弦后緣點(diǎn)與機(jī)翼外露根弦前緣點(diǎn)水平距離均為0．55m。鴨翼外露根弦在機(jī)翼弦平面內(nèi)，鴨翼上反10。。機(jī)翼