機(jī)翼分離流主動(dòng)流動(dòng)控制.pdf

1、機(jī)翼是飛機(jī)最主要的氣動(dòng)升力來(lái)源。飛機(jī)在起飛、降落或其他特殊情況下需進(jìn)行大迎角飛行,此時(shí)原本附著在翼面上的氣流可能由于無(wú)法克服逆壓梯度而發(fā)生流動(dòng)分離。流動(dòng)分離會(huì)造成噪聲增加、機(jī)體振動(dòng)、舵效下降。嚴(yán)重的氣流分離會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)失速,極大影響飛行安全。因此有必要對(duì)機(jī)翼分離流進(jìn)行流動(dòng)控制。
　　以旋渦發(fā)生器為代表的被動(dòng)控制手段雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單價(jià)格低廉,但其不能適應(yīng)不同工況、巡航狀態(tài)下產(chǎn)生廢阻的缺陷限制了其發(fā)展。而主動(dòng)控制手段通過(guò)“主動(dòng)”的能量注入和

2、調(diào)節(jié),可針對(duì)飛行器不同飛行狀態(tài)進(jìn)行最優(yōu)化控制,因此越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)的重視。本文采用一種新型主動(dòng)控制技術(shù)—合成射流對(duì)NACA633-421機(jī)翼模型進(jìn)行分離流控制研究。
　　首先從傳統(tǒng)的展向平直狹縫出口合成射流出發(fā),對(duì)比兩種不同后偏角出口(直出口及30°斜出口)對(duì)機(jī)翼分離流的控制效果差異。天平測(cè)試結(jié)果表明:斜出口可有效提升機(jī)翼最大升力系數(shù)及升阻比,在激勵(lì)器最大能量比下可使機(jī)翼升力系數(shù)提高11.52％;而直出口在推遲失速方面表現(xiàn)更優(yōu),可使

3、失速迎角推遲2°。對(duì)射流與主流作用下的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了PIV測(cè)試研究,結(jié)合邊界層測(cè)試結(jié)果,得到了二者不同的控制機(jī)理:前者基于展向旋渦對(duì)氣流的誘導(dǎo)摻混作用,后者直接向邊界層進(jìn)行動(dòng)量注入。
　　在對(duì)傳統(tǒng)出口的研究結(jié)果基礎(chǔ)上提出基于流向旋渦的流動(dòng)控制的設(shè)想,設(shè)計(jì)了4種新型出口形式:八字出口、微型八字出口、鋸齒出口以及流向狹縫出口。測(cè)試結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)出口,八字、微型八字和鋸齒出口在推遲失速方面具有顯著的優(yōu)勢(shì),分別可推遲失速迎角3°、3

4、°和4°,但4種新型出口在提升升力系數(shù)方面均不及斜出口。對(duì)新型出口合成射流與主流作用特性進(jìn)行了PIV測(cè)試,獲得了各自的流向渦結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
　　針對(duì)斜出口在提升最大升力方面和八字出口推遲失速迎角方面的優(yōu)勢(shì),提出了“出口組合”的概念。通過(guò)對(duì)前八后斜和前斜后八兩種組合形式出口的研究,發(fā)現(xiàn)前者控制效果與八字出口相似,而后者是斜出口和八字出口各自控制優(yōu)勢(shì)的一個(gè)折中。
　　最后,利用主動(dòng)控制的優(yōu)勢(shì),在機(jī)翼分離流閉環(huán)反饋控制方面進(jìn)行了初步的