帶可傾轉(zhuǎn)升力風(fēng)扇飛翼布局的氣動(dòng)特性研究及優(yōu)化.pdf

1、鑒于帶升力風(fēng)扇飛翼布局飛機(jī)兼具垂直/短距起降和飛翼布局飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之外，還具有推重比較大、凈升效率較高、無熱噴流等優(yōu)點(diǎn)。帶升力風(fēng)扇以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的短距/垂直起降將會(huì)是在以后很長時(shí)間內(nèi)的一個(gè)重要研究課題。但由于帶可傾轉(zhuǎn)升力風(fēng)扇飛翼布局飛機(jī)的升力風(fēng)扇設(shè)置在機(jī)翼中央，在平飛時(shí)機(jī)翼上的風(fēng)扇開口將對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)特性產(chǎn)生重要影響，因此，研究其氣動(dòng)特性與開口形狀的關(guān)系顯得尤為重要。
　　本文采用CFD數(shù)值方法對(duì)在平飛狀態(tài)下帶可傾轉(zhuǎn)升力風(fēng)扇飛翼布局無人機(jī)

2、為安裝升力風(fēng)扇而開口的機(jī)翼氣動(dòng)特性進(jìn)行了研究，分析開口機(jī)翼在平飛狀態(tài)不同來流速度下以及不同迎角下開口機(jī)翼的氣動(dòng)特性。主要研究內(nèi)容為：
　　1.建立開口機(jī)翼開口處最大縱向剖面二維模型，通過ICEM進(jìn)行幾何模型的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格化分，并將結(jié)構(gòu)網(wǎng)格導(dǎo)入到FLUENT進(jìn)行數(shù)值仿真。結(jié)果表明，在相同條件下，開口機(jī)翼的氣動(dòng)特性明顯變差，但俯仰的操控性較好。且開口機(jī)翼的開口處產(chǎn)生了渦，損失了部分的能量，從而進(jìn)一步降低了的開口機(jī)翼的氣動(dòng)特性。
　　

3、2.通過對(duì)九組優(yōu)化二維模型氣動(dòng)特性進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)機(jī)翼開口機(jī)翼截面進(jìn)行了不同的修形，結(jié)果表明：開口機(jī)翼開口處完全圓弧優(yōu)化且開口前段截面前傾適當(dāng)角度得到的氣動(dòng)特性最佳。優(yōu)化后開口機(jī)翼的氣動(dòng)特性得到了顯著的提升。
　　3.建立開口機(jī)翼三維幾何模型，通過ICEM進(jìn)行幾何模型的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格化分，并將結(jié)構(gòu)網(wǎng)格導(dǎo)入到FLUENT進(jìn)行數(shù)值仿真。結(jié)果表明，三維仿真結(jié)果和二維仿真結(jié)果類似。開口機(jī)翼同樣是由于損失了部分機(jī)翼，且在開口處產(chǎn)生了渦，損耗了部分能

4、量是導(dǎo)致開口機(jī)翼氣動(dòng)特性變差的重要原因。
　　4.根據(jù)二維模型的優(yōu)化方向，選定了十六個(gè)優(yōu)化方向，并進(jìn)行三維數(shù)值仿真。結(jié)果表明，開口機(jī)翼開口處前段進(jìn)行內(nèi)切圓弧化處理得到的氣動(dòng)特性最佳。從流線圖看，其產(chǎn)生的渦極小，相對(duì)于未優(yōu)化開口機(jī)翼來說可以忽略不計(jì)，而優(yōu)化后開口機(jī)翼開口處后段產(chǎn)生的渦從渦的范圍以及強(qiáng)度來說也變小了很多，這些都是改善開口機(jī)翼氣動(dòng)特性的重要方法。
　　綜上所述，帶升力風(fēng)扇飛翼布局飛機(jī)由于機(jī)翼中間開口，造成氣動(dòng)特性降