平流層飛艇氣動(dòng)特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、平流層飛艇是運(yùn)行在平流層底層（20～50km）的輕于空氣的飛行器，由于具有長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)懸停、覆蓋面積廣、不易被雷達(dá)探測(cè)等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以作為多種用途的通信平臺(tái)，受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。氣動(dòng)性能分析是平流層飛艇總體方案論證和設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。飛艇氣動(dòng)力的計(jì)算、掌握氣動(dòng)參數(shù)的變化規(guī)律對(duì)飛艇有效的控制操作、穩(wěn)定性分析、合理的設(shè)計(jì)等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)某型平流層飛艇，利用CFD數(shù)值模擬技術(shù)分析了在環(huán)境參數(shù)和模型參數(shù)變化時(shí)，飛艇氣動(dòng)力特性的

2、變化規(guī)律。
　　本文首先結(jié)合ADINA對(duì)CFD的數(shù)值計(jì)算原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)數(shù)值計(jì)算中一些基本理論和參數(shù)進(jìn)行了探討，建立了模擬平流層飛艇外流場(chǎng)的相關(guān)控制方程、湍流模型，給出了邊界條件，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)飛艇氣動(dòng)力特性的模擬，并與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，研究表明，本文所采用的數(shù)值模擬方法能夠較好地反映平流層飛艇的氣動(dòng)力特性。
　　在此基礎(chǔ)上，針對(duì)某型飛艇原型，對(duì)環(huán)境參數(shù)的變化，如飛艇升空過(guò)程及駐空工作中偏航角、俯仰角改變時(shí)的氣動(dòng)

3、力的變化規(guī)律進(jìn)行了模擬，研究表明，飛艇氣動(dòng)力參數(shù)隨偏航角或俯仰角的變化具有一定規(guī)律性，而升空過(guò)程中的氣動(dòng)力則變化復(fù)雜。隨后對(duì)飛艇模型參數(shù)的變化，如有無(wú)尾翼、長(zhǎng)細(xì)比改變以及原型和縮尺模型氣動(dòng)力的差異等方面進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算結(jié)果為平流層飛艇氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)提供了參考。
　　最后，在前文分析基礎(chǔ)上總結(jié)了影響飛艇氣動(dòng)力特性的主要因素，對(duì)長(zhǎng)細(xì)比及雷諾數(shù)同時(shí)改變時(shí)的氣動(dòng)阻力進(jìn)行計(jì)算，得到多組數(shù)據(jù)，通過(guò)曲面擬合給出了該型飛艇阻力系數(shù)的計(jì)算公式，并