《未來大型客機的減阻與激波控制》是依託南京航空航天大學，由趙寧擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：未來大型客機的減阻與激波控制
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：趙寧
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對未來大型客機的發展趨勢，研究在不犧牲現代大型客機飛行速度的前提下，通過利用激波控制及自然層流以達到可觀的飛機減阻，進而減少燃油的消耗及有害氣體的排放。在氣動布局方面，將打破跨音速機翼設計中採用較大後掠角（約30°）的常規，通過精細地權衡阻力發散馬赫數與摩擦阻力，探索把後掠角降到20°及20°以下的可能性，以實現跨音速自然層流機翼的設計從而有效的減小摩擦阻力。並且，後掠角的減小還會導致結構重量的減輕，從而進一步體現為阻力的降低。而放鬆後掠角限制導致的激波強度增加，從而產生的波阻提高，將通過探索有效的激波控制技術加以解決。本項目的主要科學問題是激波控制，自然層流，及後掠角之間的關係，以及它們相互之間的敏感性。
結題摘要
本項目針對層流機翼設計和激波控制中的減阻機理、控制規律和方法等開展了基礎性的研究工作。按照項目申請書的研究計畫，通過開展激波控制與層流轉捩的風洞實驗和相應數值模擬，研究了在小後掠自然層流機翼上三維激波控制鼓包的流動機理和轉捩延遲與激波控制的共存機理；構建了帶轉捩預測的魯棒性氣動最佳化平台，完成了激波控制和層流化之間的共存機理研究；套用客機多學科綜合分析方法對自然層流機翼客機和傳統客機進行對比分析，評估激波抑制鼓包的層流機翼帶來的重量和油耗效益。具體執行情況如下：(1)為了便於數值實驗和風洞實驗結果相互驗證，確定了跨音速實壁條件下的實驗方案，完成了實驗模型的設計和加工；(2)在氣動中心高速所0.6mx0.6m跨聲速風洞FL-21構建了風洞試驗綜合驗證平台，採用PIV、TSP等技術對流場進行了精細的測量，獲得了激波強度、轉捩位置、流動分離區域等高精度的實驗數據；(3)發展了多種幾何參數化和快速動格線技術，構建了帶自由轉捩預測模型的數值模擬技術，完成了帶激波控制鼓包的翼型/機翼的多點和魯棒最佳化設計；(4)通過耦合自由轉捩預測模型的伴隨方法，對自然層流機翼減少後掠角進行了最佳化設計；(5)在客機多學科綜合分析框架下，綜合考慮結構設計等學科的要求，對機翼後掠角減少所帶來的重量減小和燃油消耗減少進行了探討。 本項目按計畫推進，各階段任務順利完成。
