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1、第28卷第5期2010年10月中國民航大學(xué)學(xué)報JoURNALOFCIVILAVIATIONUNⅣERSITYOFCHDqAV01．28No．5Ottoher2010縱向尾流間隔計算方法研究張兆寧，張彬(中國民航大學(xué)空管學(xué)院，天津300300)摘要：綜合考慮了飛機的速度、翼展、機翼面積、發(fā)動機推力等參數(shù)，應(yīng)用空氣動力學(xué)中的環(huán)量計算理論、尾流消散原理等，將動量定理和渦阻力的計算原理應(yīng)用到尾流間隔的計算，分別建立了縱向尾流間隔計算模型。采用實際數(shù)據(jù)計算驗證模型的正確性。關(guān)鍵詞：環(huán)量；空氣動力學(xué)；尾流間隔：尾流消散中圖
2、分類號：V211．41文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674—5590(2010)05-0010—03CalculationofCerticalVortexSeparationZHANGZhao—ning，ZHANGBin(Air蜥ManagementDepartment，CAUC，Tianjin300300，China)Abstract：Thispapertooktheflightspeed，wingspan，wingarea，enginethroustandotherparameters，intoaccountt
3、hecerticalvortexseparation．Appliedaerodynamicscomputationaltheoryofcirculation．a(chǎn)sweUaswakedissipationtheory，setuptwovortexseparationcalculationmodel．Finally，usingactualdatacalculatedandverifiedthewakevortexseparation．Keywords：circulation；aerodynamics；vortexs
4、eparation；vortexdecay2架飛機在做尾隨飛行時，后機受前機尾流影響很大，特別是在大型飛機后尾隨小型飛機的情況。當(dāng)后機進(jìn)入前機尾流區(qū)時會出現(xiàn)飛機抖動、下沉、變狀態(tài)、發(fā)動機停車甚至翻轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。尾流間隔是限制空域容量的重要因素，尤其在飛機起飛或降落時，尾流間隔是限制起飛／降落容量的主要原因。面對越來越多的空中運輸需求，對尾流間隔的研究將會越來越重要。一般國內(nèi)對于尾流間隔的研究分為兩大部分：一是圍繞飛機尾流的強度、消散時間建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型；二是通過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計對飛機尾流影響進(jìn)行仿真。對尾流建模方面
5、的研究有：胡軍、徐肖豪對尾流的形成機理和對后機影響進(jìn)行分析，考慮后機進(jìn)入前機翼尖尾流中心造成滾轉(zhuǎn)的情況建立了危險遭遇模型和前機的尾流消散模型?。何德福也給出了尾流形成的機理，同時給出了尾流強度的表示以及消散、下移模型12I等。在對尾流仿真方面的研究有：趙鴻盛、徐肖豪根據(jù)真實大氣中尾流的消散預(yù)測算法并對算法進(jìn)行離散化改進(jìn)及仿真【3】。朱代武對尾流的速度分布進(jìn)行圖形描述【4l。周建華比較詳細(xì)討論了尾流對飛行的危害[51。國外對于尾流間隔的研究，基本都是基于仿真理論展開的。如GreeneGC尾流在大氣中的真實消散情況
6、進(jìn)行仿真，其中考慮到了高度層密度、雷諾數(shù)等參數(shù)[61。另外VernonJRossow，BruceETinling和BurnhamDC，HlaloekJN也對尾流的強度進(jìn)行過許多實驗‘卅。本文采用的兩種方法，與目前研究尾流的方法相比，對尾流影響研究的角度不同?，F(xiàn)有方法考慮的是后機進(jìn)入前機尾渦中心，發(fā)生滾轉(zhuǎn)的情況。這只是尾流影響的一種情況。本文將綜合考慮前機產(chǎn)生的所有尾渦尾流對后機影響，假設(shè)后機進(jìn)入前機產(chǎn)生的所有尾流的幾何中心，從而計算縱向尾流間隔。1尾流間隔模型1．1建立模型一假設(shè)前后兩機在飛行時的軌跡是相同的，
7、后機遭遇的尾流是前機產(chǎn)生的所有尾渦共同作用的結(jié)果。建模過程如下。收稿日期：2009—12—26：修回日期：2010--04—27作者簡介：張兆寧(1964一)，男，河北唐山人，教授，博士后，研究方向為空中交通管理．第28卷第5期張兆寧，張彬：縱向尾流間隔計算方法研究1．1．1求前機飛行時產(chǎn)生渦的環(huán)量根據(jù)前機的速度、機翼面積和翼展等參數(shù)，由環(huán)量計算公式㈣n=坐羋(1)力協(xié)其中：n為尾渦的初始強度㈨為飛行速度；s為機翼面積；6為翼展長度；Q為升力系數(shù)。計算出前機飛行時產(chǎn)生的尾流強度。1．1．2求前機尾渦對空間一點所
8、誘導(dǎo)的速度由畢奧一薩瓦定理{ll】，根據(jù)上面求出的環(huán)量，求出飛機在飛行時機翼上的一點，對空間上(沿翼展方向)一點所產(chǎn)生的誘導(dǎo)速度r1％=≠一(2)二71-Ⅱ式中：口為空間一點與尾渦中心的距離。由式(2)，對距離。積分，當(dāng)積分范圍在(一了b，孚)二時，即可求出機翼上產(chǎn)生的所有尾渦在一點處引起的誘導(dǎo)速度當(dāng)給定了尾渦的臨界值廠蕾，時(由危險遭遇模型給出)，由式(7)可以得出上t=tl／(幾r
