超臨界機翼激波三維鼓包控制機理及參數最佳化研究

《超臨界機翼激波三維鼓包控制機理及參數最佳化研究》是依託中國空氣動力研究與發展中心，由李建強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超臨界機翼激波三維鼓包控制機理及參數最佳化研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李建強
• 依託單位：中國空氣動力研究與發展中心

項目摘要

大型飛機普遍採用中等後掠角、大展弦比超臨界機翼。阻力對航程、有效載重、速度、經濟性等關鍵技術指標都有決定性的影響，因此，減阻技術是飛機研製中的極為重要和關鍵的研究內容。阻力由摩阻、誘導阻力、波阻等構成。目前，還沒有一種流動控制技術能同時達到多種減阻目的。國外最新發展的實體鼓包減阻技術，可降低總壓損失而不增加摩阻，是一種很有潛力的技術。其機理是誘導一個λ激波結構，從而降低激波強度，有明顯的減阻效果。本項目擬針對超臨界機翼，研究二維和三維實體鼓包技術的減阻機理與規律，發展基於伴隨方程的氣動最佳化算法與軟體，在巡航馬赫數附屬檔案，對三維實體鼓包參數進行多點數值最佳化，並進行風洞試驗驗證，推動實體鼓包減阻技術向工程套用轉化，為我國大型飛機研製提供技術儲備。

結題摘要

大型飛機普遍採用中等後掠角、大展弦比超臨界機翼。阻力對航程、有效載重、速度、經濟性等關鍵技術指標都有決定性的影響，因此，減阻技術是飛機研製中的極為重要和關鍵的研究內容。阻力由摩阻、誘導阻力、波阻等構成。目前，還沒有一種流動控制技術能同時達到多種減阻目的。國外最新發展的實體鼓包減阻技術，可降低總壓損失而不增加摩阻，是一種很有潛力的技術。其機理是誘導一個λ激波結構，從而降低激波強度，有明顯的減阻效果。本項目擬針對超臨界機翼，研究二維和三維實體鼓包技術的減阻機理與規律，發展基於伴隨方程的氣動最佳化算法與軟體，在巡航馬赫數附屬檔案，對三維實體鼓包參數進行多點數值最佳化，並進行風洞試驗驗證，推動實體鼓包減阻技術向工程套用轉化，為我國大型飛機研製提供技術儲備。 利用基於最佳化算法探索了超臨界直機翼及後掠機翼上鼓包設計參數空間的整體特性，並對鼓包長度、三維鼓包展向設計參數、來流馬赫數和位置對鼓包減阻效果的影響進行了研究，發現鼓包頂點位置和高度對阻力係數最敏感，三維鼓包的展向設計參數則對阻力係數不敏感，而鼓包長度和鼓包相對展長越長越有利於減阻，最佳化鼓包的高度隨馬赫數增高而增高，並且最佳化鼓包的減阻效果對轉捩點位置不敏感； 採用風洞試驗的手段，針對三維鼓包對超臨界直機翼在高速試驗條件下，研究了實體鼓包高度、形狀、安裝位置等多方面因素對其減阻特性的影響。3D鼓包同2D鼓包相比上表面流動具有明顯的展向效應，設計合理的3D鼓包可有效降低非設計狀態下的局部激波強度，拓展鼓包的適用範圍。通過對實體鼓包減阻特性的研究表明，實體鼓包可以減小阻力係數，在某些特定情況下（一般為中高升力係數情況下）可明顯提高升阻比，高速狀態下套用於直機翼上，能有效改善其氣動特性；實體鼓包的最佳套用場合是中高升力係數情況, 小升力係數情況下不宜採用實體鼓包，如採用，則應使用較小的最大高度。為充分發揮實體鼓包的減阻作用，並且不至於因此導致氣動特性的下降，最好的辦法就是採用自適應實體鼓包，根據需要隨時改變其位置和高度。