飛行器大振幅運(yùn)動(dòng)非定?？諝鈩?dòng)力特性研究.pdf

1、本文分三個(gè)部分研究飛機(jī)大振幅運(yùn)動(dòng)非定?？諝鈩?dòng)力特性。 第一部分為風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)； 第二部分為飛機(jī)非定?？諝鈩?dòng)力特性和空氣動(dòng)力模型； 第三部分為飛機(jī)非定?？諝鈩?dòng)力特性對(duì)機(jī)動(dòng)飛行特性的影響。 首先，在南京航空航天大學(xué)NH-2低速風(fēng)洞研制了一套兩自由度大振幅運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)不僅能實(shí)現(xiàn)模型繞體軸大振幅單自由度俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且能實(shí)現(xiàn)模型偏航滾轉(zhuǎn)耦合運(yùn)動(dòng)和俯仰滾轉(zhuǎn)耦合運(yùn)動(dòng)，滿(mǎn)足飛機(jī)大振幅耦合運(yùn)

2、動(dòng)風(fēng)洞試驗(yàn)的需要。通過(guò)調(diào)節(jié)耦合運(yùn)動(dòng)時(shí)偏航滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的振幅，可以實(shí)現(xiàn)模型繞速度軸的無(wú)側(cè)滑轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。采用幾何外形相似的大中小3個(gè)三角翼模型，研究了非定?？諝鈩?dòng)力的洞壁干擾問(wèn)題。研究表明，模型阻塞度為4.87％的模型，洞壁對(duì)模型法向力的最大干擾量約為4.1％。本文還研究了動(dòng)導(dǎo)數(shù)仿真方法，運(yùn)用大振幅運(yùn)動(dòng)風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)導(dǎo)數(shù)仿真，并與常規(guī)動(dòng)導(dǎo)數(shù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。研究表明，動(dòng)導(dǎo)數(shù)仿真方法是一種獲得飛機(jī)動(dòng)導(dǎo)數(shù)的新方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，證明仿真數(shù)據(jù)

3、可信。它的優(yōu)點(diǎn)是使大振幅實(shí)驗(yàn)與小振幅動(dòng)導(dǎo)數(shù)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地統(tǒng)一為一種實(shí)驗(yàn)方法（大振幅非定常實(shí)驗(yàn)）。 在上述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，分析研究了BJ-1和BJ-2飛機(jī)模型的單自由度和偏航滾轉(zhuǎn)耦合運(yùn)動(dòng)的非定?？諝鈩?dòng)力特性。研究表明，耦合運(yùn)動(dòng)非定?？諝鈩?dòng)力特性與單自由度運(yùn)動(dòng)非定?？諝鈩?dòng)力特性有質(zhì)的差別，在中大迎角范圍內(nèi)，單自由度運(yùn)動(dòng)空氣動(dòng)力線(xiàn)性疊加結(jié)果與耦合運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果在阻尼特性方面會(huì)出現(xiàn)相反的結(jié)果。同時(shí)表明，本文所研究的兩種布局的飛機(jī)在大迎角耦

4、合運(yùn)動(dòng)非定常氣動(dòng)特性方面也存在較大的差別。 其次，為了能把非定常空氣動(dòng)力風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果方便應(yīng)用于飛行器機(jī)動(dòng)飛行動(dòng)態(tài)特性的分析研究中，對(duì)空氣動(dòng)力模型和非定?？諝鈩?dòng)力建模方法進(jìn)行了研究。本文采用模糊邏輯原理進(jìn)行建模，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于建模變量不受限制，建模過(guò)程為純數(shù)學(xué)過(guò)程，模型建立后，計(jì)算非定?？諝鈩?dòng)力簡(jiǎn)便，便于推廣運(yùn)用。通過(guò)對(duì)定常、單自由度非定常、耦合運(yùn)動(dòng)非定常氣動(dòng)力建模結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較表明,兩者符合較好，建模結(jié)果能反映氣動(dòng)特性本

5、質(zhì)。在非定?？諝鈩?dòng)力建模的基礎(chǔ)上，研究了大迎角空氣動(dòng)力線(xiàn)性疊加模型的適用性。研究表明，當(dāng)模型迎角達(dá)到中大迎角區(qū)后，線(xiàn)性疊加模型不再適用。表現(xiàn)在疊加模型的空氣動(dòng)力在阻尼特性方面與耦合運(yùn)動(dòng)風(fēng)洞試驗(yàn)非定?？諝鈩?dòng)力相反。 最后，研究了大迎角非定?？諝鈩?dòng)力對(duì)飛行穩(wěn)定性的影響。采用六自由度方程，分別運(yùn)用疊加模型的空氣動(dòng)力和耦合運(yùn)動(dòng)風(fēng)洞試驗(yàn)的空氣動(dòng)力進(jìn)行飛行仿真，比較上述兩種氣動(dòng)模型的仿真結(jié)果。結(jié)果表明，由于兩種模型產(chǎn)生的非定常空氣動(dòng)力在阻